Spannungskorrosionsbeständige Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung Die
bisherigen Versuche zur Einführung der Aluminium-Zink-Magnesium-Legi@erungen in
die Technik erfolgten in dem Bestreben, Festigkeitswerte zu erreichen, die höher
lagen als die der festesten Aluminiumlegierungen der Gruppe Aluminium-Kupfer-Magnesium.
Dazu sind hohe Magnesium- und Zinkgehalte erforderlich, bei denen naturgemäß die
Empfindlichkeit gegen Spannungskorrosion größer ist als bei niederen Gehalten. An
dieser Empfindlichkeit ist dann die Verwendung dieser Legierungen gescheitert.Stress corrosion resistant aluminum-zinc-magnesium alloy Die
Previous attempts to introduce the aluminum-zinc-magnesium alloys in
the technique took place in an effort to achieve strength values that were higher
were considered to be the strongest aluminum alloys in the aluminum-copper-magnesium group.
This requires high levels of magnesium and zinc, which naturally involve the
Sensitivity to stress corrosion is greater than with lower contents. At
The use of these alloys has failed because of this sensitivity.
In dem Bestreben der Einsparung von Kupfer durch Schaffung von kupferfreien
Aluminiumlegierungen, deren Festigkeitseigenschaften denen der mittleren Legierungen
der Aluminium-Kupfer-Magnesium-Gruppe entsprechen, wurden neue Versuche angestellt,
die zu überraschenden Ergebnissen führten. Sie zeigten, daß man mit geringen Zink-
und Magnesiumgehalten und geeigneten anderen Zusätzen, wie z. B. Silizium und Mangan,
aushärtbare Legierungen herstellen kann mit hervorragenden Eigenschaften, deren
Spannungsempfindlichkeit wesentlich geringer ist als die der Legierungen mit den
bisher vorgeschlagenen Gehalten, zum Teil sogar gänzlich verschwunden ist. Diese
Aluminiumlegierungen bestehen aus 2 bis 6,5 % Zink, 0,3 bis 2,5 % Magnesium, mehr
als o,2 bis 2,0°/o Mangan, gegebenenfalls o,r5 bis
450/0 Silizium,
Rest Aluminium, wobei nachstehend gegebene Beziehungen zwischen. Zink- und Magnesiumgehalt
einzuhalten sind.In an effort to save copper by creating copper-free ones
Aluminum alloys whose strength properties match those of medium alloys
correspond to the aluminum-copper-magnesium group, new tests were carried out,
which led to surprising results. They showed that with low levels of zinc
and magnesium contents and other suitable additives, such as. B. silicon and manganese,
Can produce age-hardenable alloys with excellent properties, their
Stress sensitivity is much lower than that of the alloys with the
levels suggested so far, has in some cases even completely disappeared. These
Aluminum alloys consist of 2 to 6.5% zinc, 0.3 to 2.5% magnesium, more
as 0.2 to 2.0% manganese, optionally 0.25 to
450/0 silicon,
Remainder aluminum, with the following given relationships between. Zinc and magnesium content
must be adhered to.
Als notwendig erweist es sich, zwei Legierungsgruppen zu unterscheiden,
und zwar eine mit Zinkgehalten unter 4% und eine zweite Gruppe mit Zinkgehalten
über 4 bis 6,5 0/0. In der ersten Gruppe darf der Magnesiumgehalt nicht über 2,5'/o
gesteigert werden, da dann die Empfindlichkeit gegen Spannungskorrosion merklich
wird. In der zweiten Gruppe ist der Magnesiumgehalt niedriger als in der ersten
Gruppe, und zwar unter 1,5 %. Bei gleichzeitigen hohen Zinkgehalten und hohen Magnesiuingehalten
nimmt die Spannüngskorrosionsempfindlichkeit stark zu, so daß bei diesen Legierungen
der zweiten Gruppe der Magnesiumgehalt unter 1,5 % gehalten werden muß.It turns out to be necessary to distinguish between two groups of alloys,
namely one with zinc contents below 4% and a second group with zinc contents
over 4 to 6.5 0/0. In the first group the magnesium content must not exceed 2.5%
increased, since the sensitivity to stress corrosion is then noticeable
will. In the second group, the magnesium content is lower than in the first
Group, namely under 1.5%. With high zinc and high magnesia contents at the same time
the sensitivity to stress corrosion increases sharply, so that with these alloys
the second group the magnesium content must be kept below 1.5%.
Als günstig wirken sich in beiden Gruppen die Zusätze Silizium und
Mangan aus. Sie steigern die Festigkeit und Härte und setzen die- Empfindlichkeit
gegen Spannungskorrosion beträchtlich herab. Die nützliche Wirkung des Mangans beginnt
bei über o,2 0/a. Der Mangangehalt soll jedoch 2 % nicht überschreiten, da bei höheren
Mangangehalten unerwünschte Nebenwirkungen auftreten, wie Versprödung der Legierung,
fabrikatorische Schwierigkeiten bei der Verarbeitung usw. Auch eine Steigerung des
Siliziumgehaltes über 2% ist ungünstig.The additives silicon and have a beneficial effect in both groups
Manganese out. They increase the strength and hardness and set the sensitivity
considerably reduced against stress corrosion. The beneficial effects of the manganese begin
at over o, 2 0 / a. However, the manganese content should not exceed 2%, as it is higher
Manganese content undesirable side effects occur, such as embrittlement of the alloy,
manufacturing difficulties in processing, etc. Also an increase in the
Silicon content above 2% is unfavorable.
Mit Legierungen der angedeuteten Zusammensetzung, also mit 2 bis 6,51/o
Zink und 0,3 bis 2,5 % Magnesium - wobei der Magnesiumgehalt bei Zinkgehalten
über 4% unter 1,5% bleibt -mit über o.2 bis :2,o1/9 Mangan und gegebenenfalls mit
o,15 bis 2,o% Silizium, Rest Aluminium, erreicht man ausgezeichnete Festigkeitswerte
und sehr günstiges Verhalten gegen Spannungskorrosion. Diese Festigkeitswerte erhält
man durch die laekannten Vergütungsverfahren, indem Glühtemperatur, Anlaßtemperatar
und Anlaßdauer in bekannter Weise zur Erzielung der günstigsten Festigkeitseigenschaften
gewählt werden. Neben den angegebenen Legierungsbestandteilen können die Legierungen
noch bis i % Eisen und Titan, einzeln oder gemeinsam, haben. Kupfer ist als nachteilig
zu vermeiden, da es schädlich sowohl auf die allgemeine Korrosionsbeständigkeit
als auch auf die Spannungskorrosionsbeständigkeit wirkt.With alloys of the indicated composition, i.e. with 2 to 6.51 / o zinc and 0.3 to 2.5% magnesium - whereby the magnesium content remains below 1.5% with zinc contents above 4% - with over 2 to: 2 , 1/9 manganese and optionally with 0.15 to 2.0% silicon, the remainder being aluminum, excellent strength values and very favorable behavior against stress corrosion are achieved. These strength values are obtained through the known tempering process, in which the annealing temperature, tempering temperature and tempering duration are selected in a known manner in order to achieve the most favorable strength properties. In addition to the specified alloy components, the alloys can also contain up to 1% iron and titanium, individually or together. Copper should be avoided as a disadvantage as it has a detrimental effect on both general corrosion resistance and stress corrosion resistance.
Die Erfindung sei an Hand folgender Beispiele gezeigt
Tabelle i enthält zunächst Legierungen der zweiten Gruppe mit Zinkgehalten über
4%. Man, erkennt, daß die Festigkeitswerte sämtlicher Legierungen über 42 kg/mm2
liegen, ein Wert, der sonst nur von Legierungen der Gattung Aluminium-Kupfer-Magnesium
erreicht wird. Die Spannungskorrosionsversuche wurden in der Weise durchgeführt,
daß aus den Legierungen 1,5 mm starke Bleche gewalzt, diese durch eine Wärmebehandlung
(Glühen, Abschrecken, Lagern) veredelt und danach aus herausgeschnittenen Streifen
Schlaufen gebogen und gespannt wurden. Diese wurden dann der Korrosion in einer
Lösung mit 3 % Na Cl und o, i % H2 02 ausgesetzt und die Zeit bis zum Auftreten
eines Risses beobachtet. Es ist wesentlich zu bemerken, daß sämtliche Vorgänge für
alle Legierungen in gleicher Weise durchgeführt wurden. Ein Vergleich von Legierung
i mit den Legierungen 2 und 3 zeigt die günstige Wirkung des Silizium- und Magnanzusatzes
auf die Zugfestigkeit sowohl wie vor allem auf den Widerstand gegen.Spannungskorrosion.
Legierung 4 läßt erkennen, daß man den Zusatz von Mangan und Silizium kombinieren
und dadurch noch höhere Festigkeitswerte erreichen kann, ohne daß die günstigen
Einflüsse, wie sie Mangan und Silizium im einzelnen auf das Verhalten gegen Spannungskorrosion
ausüben, beeinträchtigt werden.
In Tabelle 2 sind Versuchsergebnisse an Legierungen der ersten
Gruppe mit Zinkgehalten unter 4% zusammengestellt. Die Festigkeitswerte auch dieser
Legierungen konnten seither nur mit solchen der Gattung Aluminium-Kupfer-Magnesium
erzielt werden. Spannungskorrosionsprüfungen wurden mit den Legierungen 6 und 7
durchgeführt. Die Proben hielten den Angriff in der als sehr aggressiv bekannten
Lösung aus 3'/o Na Cl und o, i % H202 mehr als i Jahr aus. Die Legierungen sind
also praktisch spannungsunempfindlich.The invention is shown with the aid of the following examples
Table i initially contains alloys of the second group with zinc contents above 4%. It can be seen that the strength values of all alloys are above 42 kg / mm2, a value that is otherwise only achieved by alloys of the aluminum-copper-magnesium type. The stress corrosion tests were carried out in such a way that 1.5 mm thick sheets were rolled from the alloys, these were refined by a heat treatment (annealing, quenching, storage) and then loops were bent from cut strips and tensioned. These were then exposed to corrosion in a solution containing 3% NaCl and 0.1% H2 02 and the time until a crack occurred was observed. It is important to note that all operations were carried out in the same way for all alloys. A comparison of alloy i with alloys 2 and 3 shows the beneficial effect of the addition of silicon and magnanos on tensile strength and, above all, on resistance to stress corrosion. Alloy 4 shows that the addition of manganese and silicon can be combined and thereby even higher strength values can be achieved without impairing the favorable influences that manganese and silicon have on the behavior against stress corrosion.
Table 2 shows test results on alloys of the first group with zinc contents below 4%. Since then, the strength values of these alloys could only be achieved with those of the aluminum-copper-magnesium type. Stress corrosion tests were performed on alloys 6 and 7. The samples withstood the attack in the solution of 3% NaCl and 0.1% H202, which is known to be very aggressive, for more than a year. The alloys are therefore practically insensitive to stress.
Zum Vergleich sei noch das Versuchsergebnis an einer Legierung mit
3,8% Zink, i % Mangan, o,6 1/o Silizium und einem Magnesiumgehalt über 30/0, nämlich
3,2% mitgeteilt. Diese Legierung weist eine Festigkeit von etwa 52 kg/mm2 auf. Ihr
Widerstand gegen Spannungskorrosion ist allerdings wesentlich geringer als die der
Legierungen der Tabelle 2. Er betrug nur etwa 3o Tage. Die Versuche wurden an vergüteten
Legierungen vorgenommen, die einem Veredelungsverfahren, bestehend aus Glühen bei
einer höheren Temperatur, Abkühlen und natürlichem oder künstlichem Altern, unterworfen
wurden.For comparison, let us add the test result on an alloy
3.8% zinc, 1% manganese, 0.6 1 / o silicon and a magnesium content over 30/0, namely
3.2% reported. This alloy has a strength of about 52 kg / mm2. you
However, resistance to stress corrosion is much lower than that of the
Alloys of Table 2. It was only about 30 days. The attempts were rewarded at
Alloys are made using a refining process consisting of annealing
a higher temperature, cooling and natural or artificial aging
became.
Die Verbesserung der Spannungskorrosion durch den Zusatz von Mangan
bzw. den Zusatz von Mangan und Silizium läßt sich noch steigern dadurch, daß man
durch geeignete Vergütungsverfahren die Spannungskorrosionsempfindlichkeit zusätzlich
beeinflußt. So hat die Wahl der Glühtemperatur unter 45o° C einen günstigen Einfluß
auf den Widerstand gegen Spannungskorrosion. Die anschließende Aushärtung erfolgt
dann zur Erzielung guter Festigkeitseigenschaften, vorzugsweise bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen, beispielsweise Raumtemperatur, kann aber auch eventuell
nach einer vorübergehenden Zwischenlagerung bei solchen tieferen Temperaturen bei
höheren Anlaßtemperaturen vorgenommen werden, um die diesen entsprechenden Aushärtungswirkungen
erzielen zu können. Eine solche besondere Auswahl der Wärmebehandlungsverfahren
kann eine zusätzliche Steigerung der Spannungskorrosionsbeständigkeit erbringen
und daher für den angestrebten Zweck vorteilhaft sein. Es kann aber auch jede andere
bekannte Wärmebehandlung mit den Legierungen vorgenommen werden und auch auf diese
Weise allein durch die Wirkung der angegebenen Zusätze die Erhöhung des Widerstandes
gegen Spannungskorrosion erzielt werden.The improvement of stress corrosion through the addition of manganese
or the addition of manganese and silicon can be increased by
the sensitivity to stress corrosion through suitable tempering processes
influenced. The choice of the annealing temperature below 45o ° C has a favorable influence
on the resistance to stress corrosion. The subsequent curing takes place
then to achieve good strength properties, preferably with relatively
low temperatures, for example room temperature, but can also possibly
after temporary storage at such lower temperatures
higher tempering temperatures are undertaken in order to achieve the corresponding hardening effects
to be able to achieve. Such a special choice of heat treatment process
can provide an additional increase in stress corrosion resistance
and therefore be advantageous for the intended purpose. But it can also be any other
known heat treatment can be carried out with the alloys and also on them
Way, through the action of the specified additives alone, the increase in resistance
against stress corrosion can be achieved.