DE69921146T2

DE69921146T2 - Verfahren zur herstellung von wärmebehandlungsfähigen blech-gegenständen

Info

Publication number: DE69921146T2
Application number: DE69921146T
Authority: DE
Inventors: Kumar Alok GUPTA; Henri Pierre MAROIS
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: WO2000003052A1; DE69921146D1; JP2002520486A; EP1100977A1; BR9912522A; NO20010079D0; CA2336687A1; CA2336687C; EP1100977B1; ATE279547T1; NO20010079L

Description

Technisches Feld
Diese Erfindung bezieht sich auf Blech-Gegenstände, die aus wärmebehandlungsfähigen Aluminiumlegierungen hergestellt sind, die für die Fabrikation von beispielsweise Automobil-Außenbleche geeignet sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Produzieren von Blech-Gegenständen dieser Art auf eine Weise, bei der die nachteiligen Effekte, die durch das natürliche Altern der Gegenstände bewirkt werden, minimiert werden.
Stand der Technik
Die Automobilindustrie hat, um das Gewicht von Automobilen zu reduzieren, Stahlbleche immer mehr durch Aluminiumlegierungs-Bleche ersetzt. Bleche mit leichterem Gewicht helfen selbstverständlich dabei, das Automobilgewicht zu reduzieren, was den Brennstoffverbrauch reduziert, jedoch bewirkt die Einführung von Aluminiumlegierungs-Paneelen ihre eigenen Erfordernisse. Um bei Automobil-Anwendungen nützlich zu sein, muss ein Aluminiumlegierungs-Blechgegenstand gute Umformeigenschaften in dem „wie geliefert" (durch den Automobilhersteller) T4 Temper-Zustand aufweisen, so dass er, ohne dabei zu reißen, einzureißen oder sich aufzurauen, gebogen oder wie gewünscht geformt werden kann. Zur gleichen Zeit muss das Legierungspaneel nach dem Lackieren und Einbrennen (Einbrennlackieren), welches durch den Automobilteile-Hersteller durchgeführt wird, eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um den Ausbuchtungen und anderen Eindrücken zu widerstehen.
Verschiedene Aluminiumlegierungen der AA (Aluminium Association) 2000er und 6000er Serien kommen üblicherweise für Automobil-Paneelanwendungen in Betracht. Die AA6000er Serien-Legierungen enthalten Magnesium und Silizium sowohl mit als auch ohne Kupfer, können jedoch abhängig vom Kupfergehalt als AA2000er Serien-Legierungen klassifiziert werden. Diese Legierungen sind in dem T4 Temper-Zustand formbar und werden nach dem Lackieren und Einbrennen im sogenannten T8X Temper-Zustand stärker (d.h. sie weisen eine „Einbrennlackierungs-Antwort" oder einen Anstieg der Streckgrenze auf). Eine besonders bevorzugte Legierung dieser Art ist die Legierung AA6111.
Um das Verständnis zu erleichtern, dürfte eine kurze Erklärung der verwendeten Terminologie, um den Legierungs-Temper-Zustand zu beschreiben, hier angebracht sein. Der als T4 bezeichnete Temper-Zustand ist gut bekannt (siehe beispielsweise Aluminium Standards and Data (1984), Seite 11, von der Aluminium Association veröffentlicht) und bezieht sich auf eine Legierung, welche in konventioneller Weise erzeugt wurde (Lösungsglühen, gefolgt vom Abkühlen und natürlichem Altern für 48 Stunden oder mehr). Dies ist der Temper-Zustand, bei dem Automobil-Blechpaneele normalerweise zu Teileherstellern zum Ausformen in Außenpaneele und dergleichen geliefert werden. Beispielsweise beinhaltet die konventionelle Herstellung von konventionellen AA6111-Blechen in dem T4 Temper-Zustand das Lösungsglühen (unterwerfen einer Lösungs-Glühbehandlung) des kaltgewalzten Materials zwischen 530 und 560°C in einem kontinuierlichen Glühofen, das schnelle Abkühlen der Legierung auf eine Temperatur zwischen 35 und 45°C und anschließend das natürliche Altern der Legierung für zwei Tage oder mehr, bevor das Produkt den üblichen Abschlussoperationen unterworfen wird. Alternativ kann das Material lösungsbehandelt und zwischen 55 und 85°C aufgehaspelt und anschließend im Coil auf Raumtemperatur abgekühlt werden, bevor es den Abschlussbehandlungen unterworfen wird. Das auf diese Weise produzierte Material verhält sich ähnlich zu dem konventionellen T4 Temper-Blech beim Umformen und Zugtests und zeigt eine signifikante Verbesserung bei der Einbrennlackierungs-Antwort. Solch ein durch die alternative Wärmebehandlung produziertes Material wird intern als T4P Temper-Produkt bezeichnet.
T8 Temper bezeichnet eine Legierung, welche lösungswärmebehandelt, kalt gearbeitet und anschließend künstlich gealtert ist. Das künstliche Altern beinhaltet das Halten der Legierung bei einer erhöhten Temperatur oder erhöhten Temperaturen über eine Zeitdauer. T8X Temper bezeichnet eine Bedingung, bei der T4 Material um 2% gereckt und einer künstlichen Alterung bei 170°C für 20 Minuten oder 177°C für 30 Minuten unterworfen wurde (was das kommerzielle Umformen und Einbrennlackieren simuliert).
Eine Legierung, die nur lösungswärmebehandelt und künstlich auf eine Peak-Festigkeit gealtert ist, wird als in dem T6 Temper-Zustand liegend angesehen.
Es wurde festgestellt, dass konventionell hergestellte 6000er Serien-Legierungs-Blechgegenstände eine gute Einbrennlackierungs-Antwort direkt nach dem Abschrecken zeigen, jedoch fällt diese Antwort etwas oberhalb des natürlichen Alterns aus. Es würde daher vorteilhaft sein, Legierungs-Blechmaterialien der 6000er Serie herzustellen, die diesen Abfall in der Einbrennlackierungs-Antwort verhindern und eine hohe Streckgrenze in dem T8X Temper-Zustand beigehalten.
In unserer am 1. April 1997 eingereichten US-Patentnr. 5,616,189 haben wir Verfahren zum Herstellen eines Aluminium-Legierungsblechs mit T4 und potenziellem T8X Temper-Zustand beschrieben. Diese Prozesse beinhalten Wärmebehandlungen und kontrolliertes Abkühlen. Jedoch besteht ein Erfordernis für alternative Verfahren, da das offenbarte Verfahren nicht immer hochgradig geeignet ist.
Offenbarung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Legierungsblech-Gegenstand der 6000er Aluminiumlegierungs-Serie herzustellen, der eine wünschenswerte Einbrennlackierungs-Antwort und hohe Streckgrenze im T8X Temper-Zustand besitzt.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen Wärmebehandlungs-Verfahren zur Verfügung zu stellen, der die Reduzierung der Einbrennlackierungs-Antwort bei 6000er Aluminiumlegierungs-Serien reduziert oder vermeidet.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Blechgegenstands, der aus einer 6000er Aluminiumlegierungs-Serie hergestellt ist, zur Verfügung gestellt, umfassend das Erwärmen des Aluminiumblech-Gegenstands bei einer Lösungstemperatur, gefolgt vom Abkühlen des Legierungsblech-Gegenstands; wobei das Abkühlen des Gegenstands die folgenden Schritte beinhaltet: (1) Abkühlen von der Lösungstemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 150 – 250°C bei einer Abkühlrate größer oder gleich 4°C pro Sekunde (vorzugsweise größer oder gleich 225°C pro Sekunde); (2) weiteres Abkühlen der Legierung bei einer Temperatur im Bereich von der Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) – (beispielsweise etwa 20°C) bis 100°C bei einer Abkühlrate von 20 bis 30°C (vorzugsweise etwa 25°C) pro Minute; und (3) weiteres Abkühlen des Aluminiumblech-Gegenstands, der eine Temperatur von 55°C oder mehr nach dem Schritt (2) aufweist, auf die Umgebungstemperatur bei einer Abkühlrate von weniger als 2°C pro Stunde.
Für den Schritt (3) würde der Blech-Gegenstand normalerweise bei der Temperatur, die dem Schritt (2) folgt, aufgehaspelt, und es würde ihm ermöglicht, bei der für Schritt (3) angezeigten Abkühlrate abzukühlen. Dieser abschließende Schritt (3) bewirkt eine künstliche Voralterung der Legierung.
Wenn die Legierung in einer kontinuierlichen Glühlinie (CAL) lösungsbehandelt wird, die einen Aufheizbereich sowie eine Abschreckbereich beinhaltet, würden die Schritte (1) und (2) normalerweise ein kontrolliertes Abkühlen innerhalb eines Ofens erfordern, um die erforderliche geringere Abkühlrate sicherzustellen. Der Schritt (3) kann in einem konventionellen Speicherbereich einer Produktions-Anlage durchgeführt werden, vorausgesetzt, dass die Umgebungstemperatur die gewünschte niedrige Abkühlrate garantiert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann einen Teil eines Verfahrens für die kontinuierliche Produktion von Legierungsblech-Gegenständen darstellen, der das Gießen, Homogenisieren sowie Warm- und Kaltwalzen vor der angegebenen Lösungsbehandlung und Viel-Schritt-Abkühlung beinhaltet.
Die Legierung kann jede der AA6000er Aluminiumlegierungs-Serie sein und ist am bevorzugtesten eine Legierung, die die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
Cu 0 bis 1,0%
Mg 0,4 bis 1,1%
Si 0,3 bis 1,4%
Fe 0,1 bis 0,4%
Mn 0 bis 0,45%
Al Rest.
Optional kann die bevorzugte Legierung ebenso kleine Mengen an Zr, Cr und/oder Ti, die insgesamt nicht nur 0,15% übersteigen, enthalten.
Die am meisten bevorzugteste Legierung ist die Legierung AA6111, die die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist (Al bildet den Rest)
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt einen Blechgegenstand, der eine verbesserte Einbrennlackierungs-Antwort aufweist (Anstieg der Steckgrenze von dem T4 Temper-Zustand, die dem Lackieren und Einbrennen folgt). Verglichen mit einer identischen Legierung, die durch das konventionelle Lösungsbehandeln, schneller abschrecken und natürliche Alterungsprozeduren hergestellt ist, durch Reduzieren der Tendenz des natürlichen Alterns, diese Antwort abzusenken.
Der exakte Mechanismus, der erläutern könnte, warum das erforderliche geregelte Abkühlen funktioniert, ist noch nicht klar. Jedoch wird derzeit, ohne dabei an irgendeine besondere Theorie gebunden sein zu wollen, geglaubt, dass das kontrollierte Abkühlen der Schritte (1) und (2) die Bildung von stabilen Zellkernen ermöglicht, die die Ausscheidung von feinen kohärenten Partikeln während des künstlichen Alterungsschritts (Voralterung), die homogen in der Legierungsmatrix verteilt sind, unterstützen. Im konventionellen Material werden die während des natürlichen Alterns ausgeformten Zellkerne unstabil und lösen sich während des anschließenden Alterns bei hoher Temperatur auf. Als Ergebnis wird die Partikelverteilung in der Matrix grob und dieses bewirkt eine reduzierte Verfestigung im T8X Temper-Zustand, verglichen mit dem, der von Material erwartet wird, das gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung der Schritte, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden;
2 ist ein Diagramm, welches Aufheiz- und Abkühlkurven von Proben zeigt, wie sie im nachfolgenden Beispiel 1 erläutert werden; und
3 ist ein Diagramm, welches Veränderungen der Streckgrenze als Funktion der Zwischen-Abkühltemperatur von Proben, wie sie in dem nachfolgenden Beispiel 1 erläutert werden, zeigt.
Beste Arten, die Erfindung auszuführen
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Legierung direkt hartgegossen („direct chill cast"), geschält, zwischen 480 und 580°C für weniger als 48 Stunden homogenisiert, warmkaltgewalzt auf eine Zwischendicke, kaltgewalzt auf eine Abschlussdicke, zwischen 480 und 580°C in einem kontinuierlichen Wärmebehandlungs-Ofen (CASH) lösungswärmebehandelt, schnell in der erforderlichen geregelten Weise abgekühlt, bei einer Temperatur von weniger als etwa 85°C aufgehaspelt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Material wird dann normalerweise verschiedenen Abschlussoperationen unterworfen, die das Recken beinhalten, um ein ebenes Blech zum Umformen in Teile zu erhalten. Paneele, die aus dem Material gemäß dieser Erfindung ausgeformt sind, werden eine höhere Festigkeit während der Lackierungsaushärtung als konventionelle AA6111 T4 Legierungsblech-Materialien aufweisen. Legierungen mit der daraus resultierenden Temper-Eigenschaften werden intern als T4CC bezeichnet.
Das Verfahren kann ebenso einen Zwischen-Glühbetrieb zwischen dem Warmwalzen und dem abschließenden Kaltwalzenbetrieb beinhalten, um rillenfreie, hochfeste Blechprodukte zu erzeugen (beispielsweise wie in der ebenfalls anhängigen PCT-Anmeldung mit der Seriennummer PCT/CA98/00109, die am 17. Februar 1998 angemeldet und am 27. August 1998 als WO 98/37251 veröffentlicht wurde, beschrieben).
Ein alternatives bevorzugtes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, welches das Twin-belt-Gießen beinhaltet, ist in einer vereinfachten schematischen Form in der 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Ein kontinuierliches Metallband 10 einer 6000er Aluminiumserie (vorzugsweise AA6111) wird in einem Twin-belt-caster 11 vergossen und bei der Walzstation 12 dem Warmwalzen unterzogen. Während dieses Walzschritts bilden sich einige Ausscheidungen aus. Das warmgewalzte Produkt wird aufgehaspelt, um einen Coil 14 auszuformen. Das warmgewalzte Band 10 wird dann von dem Coil 14 abgewickelt, in der Kaltwalzstraße 15 kaltgewalzt und aufgehaspelt, um einen Coil 16 auszuformen. Das kaltgewalzte Band 10 wird dann von dem Coil 16 abgewickelt und einer kontinuierlichen Lösungs-Wärmebehandlung und bei der Station 17 einem kontrollierten Abschrecken unterworfen, um materielle Teilchen wieder zu lösen und auszuscheiden, und wird anschließend aufgehaspelt, um den Coil 18 auszubilden.
Die Lösungs-Wärmebehandlung, durch die ausgeschiedene Legierungsbestandteile wieder in der Legierung aufgelöst werden, beinhaltet üblicherweise das Erhitzen des Legierungs-Blechmaterials auf eine Temperatur zwischen etwa 500°C und etwa 570°C (vorzugsweise etwa 560°C). Das verbesserte Abschrecken oder das Abkühlverfahren gemäß der Erfindung wird dann durchgeführt. Das aufgehaspelte Band 18 liegt im T4 Temper-Zustand vor und kann einem Automobil-Hersteller oder Teilehersteller für die Fabrikation durch Ausformen von Paneelen 20 von dem Band mittels Deformation, welche vom Lackieren und Einbrennen der Paneele gefolgt wird, um lackierte Paneele 22 im T8X Temper-Zustand auszuformen, verkauft werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Materialien, die die Eigenschaften der bekannten T4P Produkte ausweisen, ebenso mittels Kontrollierens der Abkühlbedingungen direkt nach der Lösungsbehandlung im dargestellten Weg hergestellt werden. Tatsächlich wird die Alterungs-Antwort signifikant verbessert, wenn das kontrollierte Abkühlen mit dem Warm-Aufhaspelns zwischen 55 und 80°C kombiniert wird.
Wie oben bereits erwähnt wird das kontrollierte Abkühlen von der Lösungs-Temperatur in zwei Schritten durchgeführt, die als Schritte (1) und (2) oder als Primär- und Sekundär-Abkühlschritte bezeichnet werden. Während der Primärabkühlung wird das Material auf eine Zwischentemperatur zwischen 150 und 250°C bei Abkühlraten, die typischerweise in einer kommerziellen kontinuierlichen Wärmebehandlungs-Linie angewendet werden, abgekühlt. In der Sekundärstufe wird das Material dann natürlich auf unterhalb 85°C abgekühlt und optional aufgehaspelt und anschließend im Coil auf Raumtemperatur abgekühlt.
Es sollte angemerkt werden, dass die Verwendung eines Wärmebehandlungs-Verfahrens gemäß dieser Erfindung leicht in langen kontinuierlichen Glühöfen durchgeführt werden kann, so dass das Material lösungsbehandelt, auf eine Zwischentemperatur zwischen 150 und 250°C abgekühlt und im Anschluss langsam abgekühlt werden kann, um die Ausbildung stabiler Zellkerne zu ermöglichen.
Die Erfindung wird detaillierter durch die nachfolgenden Beispiele dargestellt, die nicht dazu vorgesehen sind, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
Beispiel 1 – Laborstudie
Kommerziell hergestellte Aluminiumbleche AA6111, die (in Gewichtsprozent) enthalten: 0,74% Cu, 0,29% Fe, 0,79% Mg, 0,13% Mn, 0,60% Si, 0,06% Ti, 0,05% Cr und Rest Aluminium, wurden in der nachfolgenden Laborstudie verwendet.
Die Legierung wurde vorab bei 560°C in einer kontinuierlichen Glüh- und Lösungs-, Wärmebehandlungslinie (CASH) lösungsbehandelt, in kaltem Wasser abgeschreckt und bei Raumtemperatur gelagert. Verschiedene aus diesem Material vorbereitete Proben wurden durch Erhitzen bei 558°C in einem Fluidatbett wieder lösungsbehandelt und anschließend mit Druckluft in zwei Stufen abgekühlt, um die primären und sekundären Abkühloperationen (den ersten und zweiten Abkühlschritt) gemäß der vorliegenden Erfindung zu simulieren.
Die Primär-Abkühlbedingungen wurden, um unterschiedliche Zwischen-Abkühltemperaturen (ICTs) zu erzielen, durch Durchführen verschiedener Kalibrierungsdurchgänge ermittelt. Eine Zugprobe mit einer Dicke von 1,0 mm mit einem eingebetteten Thermoelement wurde in einem Fluidatbett (Sandbett) auf 558°C erhitzt, für 30 Sekunden gehalten und in Druckluft auf Raumtemperatur (RT) abgekühlt. 2 zeigt das Erhitzen und die Abkühl-Charakteristika der Probe. Solche Experimente wurden einige Male wiederholt und die Erwärmungs- und Abkühlkurven der Probe wurden als hochgradig reproduzierbar befunden. Die Abkühlkurve aus 2 wurde dazu verwendet, die Zeit zu ermitteln, um verschiedene ICTs zu erreichen. Die Sekundär-Abkühlbedingungen wurden durch Abkühlen von dem ICT auf Raumtemperatur oder eine Voralterungs-Temperatur in beruhender Luft simuliert.
Um den Effekt der Primär-Abkühlbedingungen auf Zugeigenschaften zu studieren, wurde eine Anzahl von Proben auf eine Vielzahl von ICTs im Bereich von 100 bis 250°C abgekühlt und dann natürlich auf Raumtemperatur (Sekundärkühlung) abgekühlt. Die Proben wurden bei 560°C lösungsbehandelt und für eine vorab bestimmte Zeitdauer in Druckluft abgekühlt, um die gewünschte ICT zu erhalten, und anschließend in ruhender Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Proben benötigten maximal 8 Minuten, um auf Raumtemperatur abzukühlen.
Zusätzliche Wärmebehandlungen wurden ebenso durchgeführt, um die kombinierten Effekte des kontrollierten Abkühlens und der Warm-Haspeltemperaturen zu bestimmen. Proben wurden lösungsbehandelt, auf die Zwischen-Abkühltemperatur zwischen 150 und 250°C abgekühlt und anschließend in ruhender Luft abgekühlt. Die Proben wurden dann einer simulierten Voralterungs-Behandlung durch eine Wärmebehandlung bei 60, 80 oder 100°C für 5 Stunden unterworfen.
Eine Woche später wurden Duplikat-Zugtests in den T4 und T8X Temper-Zuständen durchgeführt (2% Dehnung plus 30 Minuten bei 177°C). Ähnliche Resultate wurden ebenso ohne vorherige natürliche Alterung erhalten, um die Stabilität der Zug-Eigenschaften zu ermitteln. Die Eigenschaften des Materials gemäß dieser Erfindung wurden dann mit denjenigen der konventionell hergestellten Materialien verglichen.
Resultate
Effekte der Primärkühlung auf die Zwischen-Abkühltemperatur (ICT). Tabelle 1 summiert unten die durchschnittlichen Zugeigenschaften von AA6111 in verschiedenen Temper-Zuständen auf.
In der Tabelle:

U.T.S.: bedeutet die „Reißfestigkeit";
Y.S.: bedeutet „Streckgrenze";
%El.: Bedeutet Prozentsatzdehnung;
ksi: bedeutet Kilopounds pro Quadrat-Inch; und
MPa: bedeutet Megapascal.

3 zeigt die Variation der Streckgrenze (YS) als Funktion der Zwischen-Kühltemperatur. In der Figur:
Zeigt Kurve (a) die Steckgrenzen-Werte nach dem Abkühlen;
Zeigt Kurve (b) die Streckgrenzen-Werte nach einer Woche bei Raumtemperatur;
Zeigt Kurve (c) die Streckgrenzen-Werte nach einer Woche bei Raumtemperatur in dem T8X Temper-Zustand; und
Zeigt Kurve (d) die Streckgrenzen-Werte nach dem Abkühlen in dem T8X Temper-Zustand.
Aus der Figur können die folgenden Beobachtungen gemacht werden:

(i) Die Streckgrenze der Legierung direkt nach der Wärmebehandlung ist 82,7 bis 89,6 MPa (~12 bis 13 ksi). Diese Werte liegen nahe denen des konventionellen, wie abgeschreckten Materials.
(ii) Die Streckgrenze in dem T4 Temper-Zustand variiert nicht mit den Änderungen bei dem ICT, 3, Kurve (a).
(iii) Die Streckgrenze in dem T8X Temper-Zustand, 3, Kurve (d), direkt nach dem Abkühlen zeigt ein signifikant unterschiedliches Alterungsverhalten. Das konventionell abgekühlte Material zeigt eine Streckgrenze von 250,8 MPa (~40 ksi) bei ICTs unterhalb 150°C. Unterhalb dieser Temperatur steigt die Steckgrenze an und erreicht einen Wert nahe bei 299,9 MPa (43,5 ksi) bei 250°C.
(iv) Nach einer Woche natürlicher Alterung ist die Streckgrenze des Materials bei 132,4 MPa (19,2 ksi), Kurve (b) aus 3. Wie bei Kurve (a) ist die Streckgrenze im T4 Temper-Zustand unabhängig von der ICT.
(v) Wie erwartet bewirkt die natürliche Alterung einen Verlust der Streckgrenze im T8X Temper-Zustand. Der Verlust an Festigkeit ist mit der ICT verbunden. Beispielsweise zeigt das Material eine Streckgrenze von 206,8 MPa (30 ksi), wenn die Primärkühlung bis >150°C durchgeführt wurde. Höhere Werte werden erreicht, wenn vorgesehen ist, dass die ICT auf ein Maximum von 250°C angehoben wird. Bei dieser Temperatur zeigt das Material eine Streckgrenze von 256,5 MPa (37,2 ksi), was nahezu 25% höher als bei konventionell erzeugtem Material ist (Tabelle 1).

Beziehung zwischen ICT und den Voralterungs-Bedingungen:
Die Streckgrenze des Materials wird signifikant angehoben, wenn ein kontrolliertes Abkühlen von einem Voralterungs-Schritt gefolgt wird (3). Generell ergibt eine niedrigere ICT eine geringere Festigkeit in beiden Temper-Zuständen. Die Festigkeit wird leicht bei einer Anhebung der Voralterungs-Temperatur angehoben und die absolute T8X Streckgrenze wird bis zu 20,7 MPa (3 ksi) für dasjenige Material, welches auf bis zu 250°C abgekühlt wurde, angehoben (Tabelle 1). Diese Daten weisen klar daraufhin, dass die höheren Voralterungs-Temperaturen generell besser geeignet sind, höhere Festigkeit zu erzielen, insbesondere für eine ICT von 250°C. Es sollte angemerkt werden, dass die Wahl von einer höheren Voralterungs-Temperatur zwischen 60 und 100°C nur einen geringen Einfluss auf die T8X Eigenschaften aufweist, Kurve (d) in 3 und Tabelle 1.
Zusammenfassung
Eindeutig besteht ein beträchtlicher Gewinn bei der Einbrennlackierungs-Antwort, wenn das Material zwischen 150 und 250°C in der Primärkühlung abgekühlt wird und anschließend sehr langsam auf eine Temperatur geringer als 100°C abgekühlt wird.

Claims

Verfahren zur Wärmebehandlung eines Blechartikels aus einer Aluminiumlegierung der 6.000er Serie, worin der Legierungsblechartikel auf eine Auflösungstemperatur erwärmt und anschliessend abgekühlt wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Artikels die folgenden Schritte einschliesst: (1) Abkühlen von der Lösungstemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 150-250°C mit einer Geschwindigkeit von ≥ 4°C/sek; (2) weiteres Abkühlen der Legierung auf eine Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 100°C mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 20-30°C/min; und (3) weiteres Abkühlen des Legierungsblechartikels, der nach dem Schritt (2) eine Temperatur von 55°C oder mehr aufweist, auf Umgebungstemperatur in einer Geschwindigkeit von weniger als 2°C/std.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschritt (1) mit einer Geschwindigkeit von ≥ 225°C/sek durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschritt (2) bei einer Temperatur von etwa 25°C/min durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsblechartikel bei der Temperatur nach Schritt (2) vor dem Abkühlen gemäss Schritt (3) aufgewickelt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Legierung durchgeführt wird, die die folgende Gewichtszusammensetzung aufweist: Cu 0 bis 1,0 % Mg 0,4 bis 1,1 % Si 0,3 bis 1,4 % Fe 0,1 bis 0,4 % Mn 0 bis 0,4 % Zr und/oder Cr und/oder Ti 0 bis 0,15 % Al Rest
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Legierung mit der folgenden Gewichtszusammensetzung durchgeführt wird:
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer AA6111-Legierung durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsblechartikel, der der Auflösungsbehandlung unterworfen wird, hergestellt wird durch Giessen eines Barrens, Abschälen des Barrens, Homogenisieren des Barrens bei einer Temperatur im Bereich von 480-580°C, Heiss/Kaltwalzen des Barrens unter Bildung eines Blechartikels mit Zwischendicke, und Kaltwalzen des Blechartikels mit Zwischendicke auf Enddicke.
Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechartikel mit Zwischendicke einer Zwischentemperung unterworfen wird.