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Verfahren zur Verhinderung grobkörniger Rekristallisation bei Aluminiumlegierungen
der Gattung Al-Cu-Mg Unter den technisch verwendeten Aluminiumlegierungen haben
die der Gattung AI-Cu-Mg, insbesondere für den Flugzeugbau, die größte Bedeutung,
und zwar wegen ihrer hohen Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitig ausgezeichneter
Verformbarkeit. Die Herstellung der komplizierten Teile aus Blech erfolgt in der
Weise, daß das Blech zunächst bei Vergütungstemperatur (5oo° C) geglüht und abgeschreckt
wird. In diesem Zustand ist sein F'ormänderungswiderstand stark herabgesetzt und
seine Verformbarkeit wesentlich besser als im ausgelagerten Zustand. Anschließend
an das Abschrecken wird dann die Formgebung, z. B. durch Tiefziehen, Streckziehen,
Abkanten od. dgl., vorgenommen. Bei besonders komplizierten Teilen wird dieser Vorgang
auch mehrfach wiederholt, um die durch die Verformung eingetretene Kaltverfestigung
zu beseitigen. Bei diesem Arbeitsverfahren, besonders bei mehrfacher Wiederholung,
besteht die Gefahr, daß einzelne, Teile des Werkstückes Verformungen erfahren, die
bei der beim Vergütungsglühen eintretenden Rekristallisation Grobkörnigkeit bewirken,
wodurch bei der nächsten Verformung eine narbige Oberfläche entsteht.
Um
der Gefahr solcher Grobkornbildung zu begegnen, ist man seither so vorgegangen,
daß man die Endabwalzung nach dem letzten Weichglühen auf 15 bis 30 % beschränkte.
Blech, das für die Herstellung komplizierter Teile bestimmt war, bei der mehrfache
Vergütungsglühung mit Abschrecken und Formgebung nötig ist, wurde im Halbzeugwerk
bei einer Stärke, die etwa 15 bis 3o % oberhalb der Fertigstärke liegt, weichgeglüht.
Bei einem Endabwalzgrad von etwa 15 bis 30 0/0 entsteht durch Rekris.tallisation
bei Vergütungstemperatur zwar ein etwas gröberes Korn, das jedoch auch bei wiederholter
Verformung und Rekristallisation-keine Neigung zu weiterem Wachsen mehr aufweist.
Nach der Endabwalzung um etwa 25 % wurde im Halb:zeugwerk bei 500 ± 5° C vergütet,
und die Bleche wurden in diesem Zustand geliefert. So behandelte Bleche weisen kaum
noch einen kritischen Verformungsbereich auf. Das Verfahren hat allerdings den Nachteil,
daß die für den bestimmten Verwendungszweck vorgesehenen Bleche bereits im Halbzeugwerk
gesondert behandelt werden müssen, weil eine hinsichtlich ihres Abwalzgrades abweichende
Behandlung notwendig ist.
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Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem eine feinkörnige Rekristallisationsstruktur
bei verformten Aluminiumlegierungen dadurch erreicht werden soll, daß die Glühbehandlung
nach dem Verformen in einem schnellen Aufheizen durch Einwirkung hoher Temperatur
besteht. Hierdurch wird zwar unmittelbar- eine feine Rekristallisationsstruktur
erreicht, jedoch neigt diese, beisp@ielswense bei AI-Cu-Mg-Legierungen, bei weiteren
Verformungen im kritischen Verformungsbereich zu grobkörniger Rekristallisation.
-Es wurde nun gefunden, daß man eine .grobkörnige Rekristallisation bei wiederholter
Verformung und Vergütung auch bei mit einem Endabwalzgrad von über 301/o hergestellten
Blechen aus Al-Cu-Mg-Legierungen während ihrer Verarbeitung dadurch verhindern kann,
daß die fertiggewalzten Bleche zunächst einer Glühbehandlung bei Temperaturen zwischen
Zoo und 4oo° C unterworfen und anschließend vor ihrer Fertigverarbeitung erstmalig
vergütet werden. Die günstigsten Bedingungen sowohl bezüglich Temperatur als Dauer
sind dabei der Legierungszusammensetzung und dem Abwalzgrad anzupassen. Glühdauer
und Glühtemperatur sind dabei vorzugsweise in der Weise aufeinander abzustimmen,
d'aß man bei höheren Temperaturen kürzere Zeiten wählt.
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Es ist bisher vielfach üblich gewesen, Bleche aus Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierungen.
vom Halbzeugwerk aus im weichen Zustand, d. h. nach der Homogenisierung und Abschreckung,
an die Kunden zu liefern, welche sodann eine Verformung der Bleche in diesem Zustand
vornahmen, um eventuell eine weitere Wärmebehandlung nach der Verformung anzuschließen.
Ferner existieren Veröffentlichungen darüber, daß die Weichglühtemperaturen bei
Legierungen des Typs Aluminium-Kupfer-Magnesium zwischen 340 und 37o° C liegen.
Von dieser bekannten Arbeitsweise unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß
die Bleche nach der Glühbehandlung zwischen Zoo und 4oo° C vergütet werden, bevor
man sie einer Verformung unterwirft. Es ist somit festzustellen, daß bei dem bekannten
Verfahren weder das Problem der Verhinderung einer grobkörnigen Rekristallisation
bei einer wiederholten Verformung und Vergütung voll Blechen aus Aluminium-Kupfer-Magliesium-Legierungen
eine Rolle spielte, noch darauf Wert gelegt wurde, daß sich an die erfindungsgemäß
erfolgende Weichglühung bei Temperaturen zwischen Zoo und 4oo° C unmittelbar eine
Vergütungsbehandlung, d. h. eine Wärmebehandlung bei etwa 5oo° C mit nachfolgendem
Abschrecken anschloß. Erst durch eine solche Arbeitsweise aber gelingt es, eine
grobkörnige Rekristallisation bei der Weiterverarbeitung der Bleche beispielsweise
durch Tiefziehen zu erzielen.
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Erfindungsgemäß kann man so vorgehen, daß die Bleche im weichgeglühten
Zustand, d. 1i. unvergütet, an die Verbraucher geliefert und in den weiterverarbeitenden
Werkeln vergütet sowie anschließend einer geringen Verformung unterworfen und nochmals
homogenisiert werden, worauf allschließend Formgebung und Vergütungsglühung mit
nachfolgender Abschreckung auch mehrmals wiederholt werden können.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Bleche nach der Weichglühung
vergütet und in diesem Zustand an die weiterverarbeitenden Werke geliefert werden,
in denen sie zwecks Verformung gegebenenfalls erneut vergütet werden können. Die
erfindungsgemäß behandelten Bleche wiesen kaum noch einen kritischen Verformungsbereich
auf.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand einiger Versuche mit dem
ohne besondere Maßnahmen behandelten Blech sowie mit den nach früheren Verfahren
behandelten- Blech verglichen: Aus einem io-mm-Blech einer Legierung der GattunAI-Cu-Mg
mit der Zusammensetzung etwa 4'% Kupfer, etwa o,7 % Mangail., etwa i 0/0 Magnesium,
etwa o,4 % Eisen, Rest Aluminium, wurden drei Bleche von i mm hergestellt, von denen
das eine bei 3,5 min und bei 1,25 mm zwischengeglüht wurde, während die beiden
anderen nur bei 3,5 mm Zwischenglühung erfuhren. Das erste Blech erfuhr also eine
Endabwalzung von 2o %, die beiden anderen voll 65 %, bezogen auf die Stärke bei
der letzten Zwischenglühung. Eines der beiden nur bei 3,5 min zwischengeglühten
Bleche wurde 12 Stunden bei 35o° C geglüht und dann alle drei Bleche bei etwa 50o°
C vergütet und abgeschreckt.
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Die drei Bleche wurden zur Prüfung der Neigung zur Grobkornbildung
der sogenannten Keilzugprobe unterworfen, d. h., es wurden aus den vergüteten Blechen
keilförmige Streifen geschnithen., die in der Zerreißmaschine zerrissen, wurden.
Die zerrissenen Keilstreifen wurden. neuerlich ver-;ütet und wiederum zerrissen
usw. Es wurde dann die Oberfläche der einzelnen Proben beobachtet. Diese Beobachtung
ergab, daß Blech 2, das nur bei
3,5 mm zwischengeglüht wurde und
die- erfindungsgemäße Glühung vor der Vergütung nicht erfahren hatte, an bestimmten
Stellen des Keilzugstabes narbig wurde, während sowohl das Blech i, das außer' der
Zwischenglühung bei 3,5 mm noch eine Zwischenglühung bei 1,25 mm erfahren hatte,
sowie das erfindungsgemäß behandelte Blech 3, das nur die Zwischenglühung bei 3,5
mm, dann aber die erfindungsgemäße Glühung vor derVergütungsglühung erfahren hatte,
einwandfreie Oberfläche behielten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber den bisher angewendeten
den Vorteil, daß keine Unterbrechung und Störung bei fließender Arbeitsweise durch
die während des Walzens eingeschaltete Glühbehandlung erforderlich ist, daß ferner
diejenigen Bleche, die beim Verbraucher der wiederholten Vergütung und Verformung
unterworfen werden, die also eine einwandfreie Keilzugprobe liefern müssen, in gleicher
Weise gewalzt werden können wie die Bleche, in denen die Keilzugprobe nicht von
Bedeutung ist, da sie einer späteren wiederholten Verformung und Vergütung nicht
mehr unterworfen werden. Dieses ist insofern ein Vorteil, als es für das Halbzeugwerk
einfacher ist, die Trennung der für die beiden Verwendungszwecke bestimmten Bleche
nach Abschluß des Walzens vorzunehmen als während des Walzens.