DE911573C

DE911573C - Process for increasing the flexibility of hot-dip aluminized iron sheets and the like like

Info

Publication number: DE911573C
Application number: DER3687D
Authority: DE
Inventors: Marshall George Whitfield
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1939-03-31
Filing date: 1939-03-31
Publication date: 1954-05-17

Description

Verfahren zum Erhöhen der Biegsamkeit von feueraluminierten Eisenblechen u. dgl. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhöhen der Biegsamkeit von feueraluminierten Eisenblechen u. dgl.Method of increasing the flexibility of hot-dip aluminized iron sheets and the like The invention provides a method of increasing the flexibility of hot-dip aluminized iron sheets and the like.

Es ist bekannt, daß Diffusionen von Aluminiumeisen im allgemeinen erst bei Temperaturen, die über dem Schmelzpunkt des Aluminiums liegen, stattfinden; ferner, daß die Diffusionsschichten, die gewöhnlich aus Fe Al.-Kristallen bestehen, sehr spröde sind und ein Abbiegen oder Ausziehen der Bleche erschweren.It is known that diffusions from aluminum iron in general only take place at temperatures above the melting point of aluminum; furthermore that the diffusion layers, which usually consist of Fe Al.crystals, are very brittle and make it difficult to bend or pull out the sheets.

Man hat bereits, um das Bilden solcher Kristalle beim Warmwalzplattieren zu verhindern, Silizium zu dem Aluminium hinzugefügt, und es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Verbindung von Eisen und Aluminium überhaupt nicht mehr durch Warmwalzen, sondern nur durch Kaltwalzen herbeizuführen. Dieses Verfahren verwendet nur Temperaturen, bei denen Diffusionen des Aluminiums in das Eisen nicht auftreten.It has been known that such crystals are formed in hot roll cladding to prevent silicon being added to the aluminum, and it is also already proposed the connection of iron and aluminum no longer at all by hot rolling, but only to be brought about by cold rolling. This method only uses temperatures in which diffusions of the aluminum into the iron do not occur.

Demgegenüber besteht das Neue und den erstrebten Erfolg Herbeiführende bei dem Verfahren nach der Erfindung darin, daß das überzogene Blech durch Druckausübung auf einmal oder schrittweise um mehr als etwa 35010, gegebenenfalls bis zu etwa go% oder um ein geringes darüber seiner ursprünglichen Dicke bei Temperaturen unter 54o° reduziert und dann auf ungefähr 54o° erhitzt wird. Bei schrittweisem Ausführen des Verfahrens geschiebt dies vorzugsweise so, daß die Dickenminderung je Schritt 15 bis 20°/o der ursprünglichen Dicke beträgt.In contrast, what is new and what brings about the desired success in the method according to the invention is that the coated sheet metal, by exertion of pressure, at once or gradually by more than about 35010, possibly up to about go% or a little more than its original thickness at temperatures below Reduced to 54o ° and then heated to approximately 54o °. If the method is carried out step by step, this is preferably shifted in such a way that the reduction in thickness per step is 15 to 20% of the original thickness.

Außer dem Hauptzweck des Verfahrens nach der Erfindung, der darin besteht, die Biegsamkeit von feueraluminierten Eisenblechen u. dgl. zu erhöhen, besteht ein weiterer Zweck darin, ein verhältnismäßig biegsames gewalztes Metall zu erhalten, welches gezogen und gebogen und anderen formenden und gestaltenden Vorgängen unterworfen werden kann, ohne den Überzug zu brechen oder ihn vom Kernstück zu trennen.Besides the main purpose of the method according to the invention, which is therein consists in increasing the flexibility of hot-dip aluminized iron sheets and the like, Another purpose is to be a relatively pliable rolled metal to get what drawn and bent and other shaping and shaping Can be subjected to operations without breaking the coating or removing it from the core to separate.

Das Eisen- oder Stahlmaterial, und zwar vorzugsweise solches mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, wird mit dem Aluminium am zweckmäßigsten in der Weise überzogen, daß man es durch ein Bad von geschmolzenem Aluminium führt. Dann ist der Mantel gewöhnlich 0,o6 mm dick. Wenn die Temperatur, die Bewegung, die Abkühlungszeit usw. richtig eingehalten werden, wird eine sehr gleichmäßige und verhältnismäßig dünne Eisen-Aluminium-Schicht (Legierungsschicht) zwischen den beiden Metallen gebildet, wobei diese Eisen-Aluminium-Leg ierungsschicht gewöhnlich o,o i 3 mm dick ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein so geformtes Walzmetall das Aluminium fest und einheitlich mit dem Eisen- oder Stahlkernstück verbindet; aber da die Legierungsschicht weniger biegsam ist als die Komponentenmetalle, kann es vorkommen, daß das Walzmetall, wenn es gezogen, gekrümmt oder sonst starker Beanspruchung unterworfen wird, die scharfe Biegungen od. dgl. verursachen, auseinanderbricht, weil es weniger biegsam ist als die Legierungsschicht. Es ist beobachtet worden, daß das so oder in anderer geeigneter Weise geformte Metall im wesentlichen als ebenso biegsam wie die Komponentenmetalle angesehen werden kann, wenn man so vorgeht, wie die Erfindung es in Anwendung auf die Behandlung eines auf einer oder beiden Seiten überzogenen Streifens angibt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch auf überzogenen Draht und andere Formen angewandt werden kann.The iron or steel material, preferably that of low Carbon content, is most suitably coated with the aluminum in such a way by passing it through a bath of molten aluminum. Then the coat usually 0.06 mm thick. When the temperature, movement, cool-down time, etc. are properly observed, becomes a very uniform and comparatively thin one Iron-aluminum layer (alloy layer) formed between the two metals, this iron-aluminum alloy layer is usually 0.3 mm thick. the Experience has shown that a rolled metal shaped in this way makes the aluminum solid and uniform connects to the iron or steel core piece; but since the alloy layer is less is more flexible than the component metals, it may happen that the rolled metal, if it is pulled, bent or otherwise subjected to severe stress, the sharp Bends or the like. Cause, breaks apart because it is less flexible than the alloy layer. It has been observed that this or another is more appropriate Wise shaped metal is essentially as pliable as the component metals can be viewed if one proceeds as the invention applies to it indicates the treatment of a strip coated on one or both sides. It should be noted that the invention also applies to coated wire and others Shapes can be applied.

Das Eisen- und Stahlmaterial wird einer Reihe von Walzvorgängen ausgesetzt, wobei es im Querschnitt um wenigstens 35 bis q.00/0 und in günstigen Fällen um 50% reduziert wird. Dann wird das reduzierte Metall einer Glühung von gewöhnlich 54o'°` unterworfen, die sich nach- der Art des Eisens oder Stahls, das als Grundmetall gebraucht wird, richtet.The iron and steel material is subjected to a series of rolling operations, with a cross-section of at least 35 to q.00 / 0 and in favorable cases by 50% is reduced. Then the reduced metal undergoes an annealing of usually 54o '°' subject to it- depending on the type of iron or steel that is used as the base metal is needed, judges.

Die Reduzierung im Querschnitt wird durch wenigstens zwei Walzvorgänge bewirkt, aber wünschenswert sind mindestens drei Walzvorgänge. Das Walzen kann bei jeder passenden Temperatur ausgeführt werden, vorzugsweise bei einer solchen, die die Dispersion der Komponentenmetalle nicht wesentlich erhöht. Das ist gewöhnlich unter 5q.0° der Fall. Das erste Walzverfahren würde den Querschnitt um 15 % reduzieren. Diesem kann ein zweites Walzverfahren folgen, das den Querschnitt weiter um gewöhnlich 2o bis 25 % der ursprünglichen Dicke reduziert. Aber es ist empfehlenswert, zwei aufeinanderfolgende Walzvorgänge zu benutzen, von denen jeder die ursprünglicheDicke um 15 bis 2o0/0 reduziert. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß, während die einstufige Reduktion von 35 bis 40'/o kritisch zu werden scheint, die absatzweisen Reduktionen nicht kritisch sind, vorausgesetzt, daß die Reduktion nicht so weit getrieben ist, daß die Legierungsschicht unzweckmäßig zerrieben ist, wie es nachstehend erläutert wird. Unter Umständen ist es also wünschenswert, eine größere Anzahl Reduktionen von kleinerem Ausmaß vorzunehmen.The reduction in cross section is effected by at least two rolling processes, but at least three rolling processes are desirable. The rolling can be carried out at any convenient temperature, preferably one which does not significantly increase the dispersion of the component metals. This is usually the case below 5q.0 °. The first rolling process would reduce the cross-section by 15%. This can be followed by a second rolling process, which further reduces the cross-section by usually 20 to 25% of the original thickness. But it is recommended to use two consecutive rolling operations, each of which ursprünglicheDicke by 1 5 to 2o0 / 0 reduced. It is expressly pointed out, however, that while the one-step reduction of 35 to 40% appears to be critical, the intermittent reductions are not critical, provided that the reduction is not carried to such an extent that the alloy layer is inexpediently ground, as explained below. It may therefore be desirable to carry out a larger number of smaller reductions.

Nach der letzten Reduktion wird das gewalzte :Metall einem Glühverfahren ausgesetzt, welches sich nach der Art und der Zusammensetzung des Eisen- oder Stahlkernes richtet. Aber ein Glühen bei einer Temperatur von gewöhnlich 537° wurde als gut befunden, um die gewünschte Biegsamkeit des Walzmetalls herbeizuführen.After the final reduction, the rolled: metal undergoes an annealing process exposed, which depends on the type and composition of the iron or steel core directs. But a glow at a temperature of usually 537 ° was considered good found to bring about the desired flexibility of the rolled metal.

Es hat sich herausgestellt, daß eine Reduktion der Dicke um weniger als 35 bis q:00/0 einen kritischen Punkt erreichen kann, unterhalb dessen die neuen Ergebnisse des Verfahrens nach der Erfindung nicht erzielt werden können. Die Ausdehnung der Reduktion über den genannten Grenzwert hinaus ist abhängig von dem Zweck, den gewünschten Eigenschaften und anderen Faktoren, denen das Metall dienen soll. Hier ist die Reduktion bis gewöhnlich 50% vorzuziehen.It has been found that reducing the thickness is less than 35 to q: 00/0 can reach a critical point below which the new Results of the method according to the invention can not be achieved. The expansion the reduction beyond the specified limit value depends on the purpose desired properties and other factors that the metal is intended to serve. here the reduction up to usually 50% is preferable.

FotomikrografischeAufnahmen der verschiedenen Stadien des Verfahrens zeigen, daß ein verhältnismäßig starkes Walzen, das die Dicke um nahezu 150/a reduziert, darauf hinausläuft, daß die Legierungsschicht in eine Vielzahl von Blöcken auseinanderbricht, die durch die aufeinanderfolgenden Walzvorgänge getrennt werden, gefolgt von einer Drehung dieser Blöcke um ihre Achsen, gewöhnlich im rechten Winkel zu der Walzrichtung, so daß diese verhältnismäßig harten Legierungsblöcke in das Grund- und überziehmetall nach ihren Winkelecken eingebettet werden, so daß sie als voneinander getrennte Einschlüsse wirken, die das Grund- und Überziehmetall verbinden. Zugleich werden das Überzieh- und Grundmetall in die Zwischenräume hineingezwungen und füllen diese Zwischenräume zwischen den getrennten und gedrehten Blöcken aus.Photomicrographs of the various stages of the process show that a relatively strong rolling, which reduces the thickness by almost 150 / a, results in the alloy layer breaking apart into a multitude of blocks, which are separated by the successive rolling operations, followed by one Rotation of these billets about their axes, usually at right angles to the direction of rolling, so that these relatively hard alloy ingots in the base and overlay metals according to their angular corners are embedded so that they are as separate from each other Inclusions act that connect the base and cover metals. Be at the same time the plating and base metal are forced into the spaces and fill them Spaces between the split and rotated blocks.

Wenn die Reduktion jedoch so stark ist, daß die Legierungsschicht zerrieben wird, dann wird das gewünschte Ergebnis nicht erreicht, und das Überziehmetall neigt dazu, sich vom Grundmetall zu trennen. Wenn jedoch wie oben ausgeführt vorgegangen wird, so ist das Endprodukt im wesentlichen ebenso biegsam wie die Komponentenmetalle, so daß man das gewalzte Metall scharf biegen, ziehen und anderen Bearbeitungen unterwerfen kann, die vorher als unmöglich angesehen wurden, ohne Gefahr zu laufen, daß das Walzmetall bricht oder das überziehmetall von dem Grundmetall getrennt wird.However, if the reduction is so great that the alloy layer is crushed, then the desired result will not be achieved, and so will the enamel metal tends to separate from the base metal. If, however, proceeded as stated above the end product is essentially as flexible as the component metals, so that the rolled metal can be sharply bent, drawn and subjected to other workings that were previously considered impossible without running the risk of that Rolled metal breaks or the clad metal is separated from the base metal.

Die Zeichnungen zeigen schematische Schliffbilder der aufeinanderfolgenden Schritte in einem Verfahren, das aus drei Walzschritten besteht, wie oben ausgeführt.The drawings show schematic micrographs of the successive Steps in one Process consisting of three rolling steps, as stated above.

Fig. i ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls vor der Behandlung gemäß der Erfindung; Fig.2 ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls nach dem ersten Walzverfahren; Fig. 3 ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls nach dem zweiten Walzverfahren; Fig.4 ist ein Schliffbild des gewalzten Metalls nach dem dritten Walzverfahren, und Fig. 5 ist ein Bruchstück einer vergrößerten Ansicht einer Mikrofotografie, um die beobachteten Verhältnisse im Endzustand deutlich zu machen.Fig. I is a micrograph of the rolled metal before treatment according to the invention; Fig.2 is a micrograph of the rolled metal after the first Rolling process; Fig. 3 is a photomicrograph of the rolled metal after the second Rolling process; Fig. 4 is a micrograph of the rolled metal after the third Rolling process, and FIG. 5 is a fragmentary enlarged view of a photomicrograph, to make the observed conditions clear in the final state.

In jeder der Figuren ist das Grundmetall mit io und die Aluminiumschicht zum Überziehen mit i i bezeichnet.In each of the figures is the base metal with io and the aluminum layer denoted by i i for covering.

In Fig. i ist die Legierungsschicht 12 durch die parallelen Linien angedeutet, die zwischen dem Grundmetall io und dem Überziehmetall i i liegen.In Fig. I, the alloy layer 12 is indicated by the parallel lines indicated, which lie between the base metal io and the coating metal i i.

Fig. 2 zeigt das Produkt nach dem ersten Durchgang durch die Walzen, wo eine Reduktion von 150/0 vorgenommen worden ist. Wie hier gezeigt wird, hat sich die Legierungsschicht 12 in eine Reihe von Blöcken gelöst.Fig. 2 shows the product after the first pass through the rollers, where a reduction of 150/0 has been made. As shown here, has the alloy layer 12 dissolved into a series of blocks.

Fig.3 zeigt das gewalzte Metall nach einem weiteren Walzvorgang, der eine Reduktion von 15 % vorsieht, und wie hier gezeigt, sind die Blöcke 13 getrennt worden, und das Überziehmetall ist in die Zwischenräume hineingepreßt worden.3 shows the rolled metal after a further rolling process, the provides a 15% reduction and as shown here the blocks 13 are separated and the enamel has been pressed into the spaces.

Praktisch wird in diesem Stadium eine leichte Verdrehungstendenz der zusammengehörigen Blöcke 13 unter dem Mikroskop beobachtet. Aber bis die Reduktion um mindestens 35 bis 400/0 vorgeschritten ist, ist keine bemerkenswerte Drehung der Blöcke zu beobachten.In practice at this stage there is a slight tendency to twist Associated blocks 13 observed under the microscope. But until the reduction has advanced at least 35 to 400/0 is not a remarkable turn watch the blocks.

Wie in Fig. ¢ jedoch gezeigt wird, die dem dritten Walzprozeß folgt, haben die Blöcke 13 sich verschieden gedreht, manche bis zu 9o1, andere dagegen vielleicht nicht mehr als 45 bis 6o1, aber ein großer Prozentsatz, wenn nicht alle Blöcke sind um einen wesentlichen Winkel gedreht worden, wie in den Darstellungen gezeigt wird, so daß sie eine Mehrheit von Einschlüssen bilden, deren Kanten 14 in das Grund- und überziehmetall hineingepreßt und hineingebettet worden sind.However, as shown in Fig. ¢ which follows the third rolling process, blocks 13 have rotated differently, some up to 901, others against maybe no more than 45 to 6o1, but a large percentage if not all Blocks have been rotated through a substantial angle as shown is shown so that they form a majority of inclusions, the edges of which are 14 have been pressed and embedded in the base metal and overlay metal.

Fig. 5 zeigt in großem Maßstab, was in Fig.4 schematisch dargestellt worden ist. Diese Ansicht ist von einer Mikrofotografie gemacht, die zeigt, daß die Blöcke 13, da sie nicht die regelmäßige Formgebung der obigen schematischen Darstellungen haben, im allgemeinen dennoch die Blockform aufweisen, auf die vorher hingewiesen worden ist, und die ebenfalls verschieden gedreht worden sind, wodurch sie in das Grund- und Überziehmetall eingebettet worden sind.Fig. 5 shows on a large scale what is shown schematically in Fig.4 has been. This view is taken from a photomicrograph showing that the blocks 13 as they do not have the regular shape of the above schematic Representations have, in general, however, have the block shape on which they were previously has been pointed out, and which have also been rotated differently, whereby they have been embedded in the base and overlay metals.

Die Erfindung zeigt somit ein Verfahren, aluminiumüberzogenes Eisen oder Stahl so zu behandeln, daß das Endprodukt als genau so biegsam angesehen werden kann wie die Einzelmetalle.The invention thus features a method of aluminum-coated iron or treat steel in such a way that the end product is considered to be just as pliable can be like the single metals.

Die angegebene Behandlung macht das gewalzte Metall fähig, relativ scharfe Biegungen zu erhalten, und andererseits kann es sehr kräftig bearbeitet werden, ohne daß die Legierungsschicht einen Bruch verursacht, weil sie in eine große Anzahl verhältnismäßig kleiner Blöcke geteilt ist, zwischen denen biegsames Metall liegt. Zugleich sorgt die Drehung der Blöcke und ihr Ineinandergreifen mit dem Grund- und überziehmetall für eine feste Verbindung des Überziehmetalls mit dem Grundmetall. so daß die Gefahr der Trennung zwischen beiden im wesentlichen ausgeschaltet ist.The specified treatment makes the rolled metal capable of relative get sharp bends, and on the other hand it can be machined very forcefully without causing the alloy layer to break because it is in a large number of relatively small blocks is divided, between which bendable Metal lies. At the same time, the rotation of the blocks and their interlocking take care of it the base and plating metal for a firm connection of the plating metal with the base metal. so that the danger of separation between the two is substantial is turned off.

Die Erfindung ist beschrieben worden in bezug auf feueraluminiertes Eisen oder Stahl, aber sie ist ebenfalls anwendbar auf andere gewalzte Metalle, wo eine Legierungsbindeschicht zwischen beiden sich befindet und die Bindeschicht weniger biegsam ist als die dazugehörigen Metalle. Darum ist die Erfindung nicht allein auf aluminiumüberzogenes Eisen oder Metall beschränkt.The invention has been described in relation to hot-dip aluminized Iron or steel, but it is also applicable to other rolled metals, where there is an alloy bond layer between the two and the bond layer is less flexible than the corresponding metals. That is why the invention is not limited solely to aluminum-coated iron or metal.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for increasing the flexibility of hot-dip aluminized iron sheets and the like, characterized in that the coated sheet is reduced by applying pressure all at once or gradually by more than about 35'10, if necessary up to about 50010, of its original thickness at temperatures below 5q.0 ° and then heated to approximately 5401.

2. The method according to claim i, characterized in that that the reduction in thickness per step is 15 to 20% of the original thickness. Cited publications: German Patent No. 442 131; Metallkunde magazine, 1927, p.440 and 441; Stahl und Eisen, 1938, pp. 565 to 568.