EP0104139A1 - Aluminiumlegierung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to aluminum alloys which M agne- sium and silicon in the general range of 0.3 to 1.0 wt .-% magnesium and 0.3 to 1.2 wt .-% silicon.
- Such hardenable alloys are used in most of the manufacturing processes customary for aluminum alloys, for example for extrusion, rolling and hot pressing products. Such products can then be subjected to a heat aging treatment to achieve high strength.
- the silicon and magnesium contents are selected and, if necessary, further alloying elements, for example up to 1.0% manganese, up to 1% copper or up to 0.35% chromium, are added.
- Vanadium additives are also known specifically for reducing the sensitivity to quenching of extruded products; this means that water cooling after extrusion can be dispensed with without having to accept losses in strength.
- this object is achieved in that aluminum alloys with 0.3 to 1.0% Mg, 0.3 to 1.2% Si, 0.1 to 0.5% Fe and at most 0.4% Cu additionally 0.05 % to 0.20% vanadium and manganese are added in an amount of 1/4 to 2/3 of the iron content.
- the fine-grained recrystallized state which is mainly due to the vanadium content, increases the cold formability of rolled and pressed products. Furthermore, it contributes to more uniform material properties and increases the strength level compared to coarse-grained recrystallized structure. In addition, the pressability is promoted in all its aspects.
- Manganese which is in a range from 1/4 to 2/3 of the iron content, forms together with aluminum, silicon and iron ternary phases, which thanks to their dimensions and distribution significantly increase toughness.
- a manganese / iron ratio between 1/3 and 1/2 has proven to be particularly favorable.
- Iron contents below 0.25% are particularly suitable to prevent edge cracking and the occurrence of press fleas during extrusion.
- cobalt can be added in a proportion by weight of 1/4 to 1/2 that of iron.
- the ternary phases formed from Al, Co, Fe and Mn prevent embrittlement by means of their shape and arrangement. This also improves the pressability. However, if the manganese or cobalt content is above the specified limits, the pressability is reduced again.
- the Cu content which contributes to the increase in strength without significantly increasing the required hot forming force, should not exceed 0.25% if susceptibility to corrosion is specifically to be avoided.
- alloys (E) according to the invention were compared with conventional approximately the same strength (H):
- Alloys 1 to 3 were processed into extruded products.
- the alloys (E) according to the invention differ from the conventional ones (H) in particular in the better bendability of the thermally hardened profiles.
- Alloys 4 were processed into hot pressed parts (forged).
- the hot-formability of 4 E was significantly better than that of 4 H.
- the hardened forgings made of 4 H had considerable coarse grain and thus, in addition to the uneven and partially deep ones Strengths could not be decoratively anodized, the workpiece made of 4 E was characterized by very fine grain.
- Alloys 5 were processed into sheet metal and deformed before hot hardening.
- the sheet 5 E had better values both in terms of deep drawing and toughness.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft Aluminiumlegierungen, welche Magne- sium und Silizium im allgemeinen Bereich von 0,3 bis 1,0 Gew.-% Magnesium und 0,3 bis 1,2 Gew.-% Silizium enthalten. Solche aushärtbaren Legierungen werden bei den meisten, bei Aluminiumlegierungen üblichen Herstellungsverfahren eingesetzt, beispielsweise für Strangpress-, Walz- und Warmpress-Produkte. Solche Produkte können dann zur Erreichung hoher Festigkeiten einer Warmauslagerungsbehandlung unterzogen werden. Je nach gewünschter Festigkeit des Produkts werden die Silizium- und Magnesiumgehalte gewählt und gegebenenfalls noch weitere Legierungselemente, beispielsweise bis zu 1,0 % Mangan, bis zu 1 % Kupfer oder bis zu 0,35 % Chrom zugesetzt. Speziell zur Verringerung der Abschreckempfindlichkeit von Strangpressprodukten sind auch Vanadiumzusatze bekannt; damit kann auf die Wasserkühlung nach dem Strangpressen verzichtet werden, ohne Festigkeitsverluste hinnehmen zu müssen.
- .All diese Massnahmen zur Erreichung einer gewissen Festigkeit gehen jedoch auf Kosten einer oder mehrerer anderen wünschbaren Eigenschaften, wie Zähigkeit, Biegbarkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und, speziell bei Strangpressprodukten, gleichmässige Oberfläche, Abwesenheit von Pressflöhen, gute Länqspressschweissnähte, Möglichkeit zum Verpressen komplizierterer Profile sowie Einsatz wirtschaftlicher Pressgeschwindigkeiten.
- In Kenntnis dieser Schwierigkeiten bei der Wahl einer in aller Hinsicht befriedigenden Legierung hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, für den Bereich der aushärtbaren AlMgSi-Legierungen solche Legierungszusätze zu finden, welche für alle Festigkeitsstufen und unter Anwendung der üblichen Fertigungswege Produkte ermöglichen, welche den vielseitigen Anforderungen genügen.
- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass Aluminiumlegierungen mit 0,3 bis 1,0 % Mg, 0,3 bis 1,2 % Si, 0,1 bis 0,5 % Fe und höchstens 0,4 % Cu zusätzlich 0,05 % bis 0,20 % Vanadium sowie Mangan in einer Menge von 1/4 bis 2/3 des Eisengehalts beigegeben werden.
- Diese Zusätze führen dazu, dass diese Legierungen nach einer Warmumformung oder einer Lösungsglühung feinkörnig rekristallisiert vorliegen und die eisenhaltigen Teilchen günstiger verteilt sind. Diese beiden Eigenschaften bewirken eine Vielzahl vorzüglicher Verhaltensweisen der erfindungsgemässen Werkstoffe.
- Der vorallem durch den Vanadiumgehalt begründete feinkörnig rekristallisierte Zustand erhöht die Kaltverfombarkeit von Walz- und Pressprodukten. Im weiteren trägt er zu gleichmässigeren Werkstoffeigenschaften bei und erhöht das Festigkeitsniveau im Vergleich zu grobkörnig rekristallisiertem Gefüge. Zudem wird die Pressbarkeit in all ihren Aspekten gefördert.
- Mangan, das in einem Bereich von 1/4 bis zu 2/3 des Eisengehaltes vorliegt, bildet zusammen mit Aluminium, Silizium und Eisen ternäre Phasen, welche dank ihrer Abmessungen und Verteilung die Zähigkeit wesentlich erhöhen. Ein Mangan/Eisen-Verhältnis zwischen 1/3 und 1/2 hat sich als besonders günstig erwiesen.
- Um beim Strangpressen die Kantenrissanfälligkeit und das Auftreten von Pressflöhen zu verhindern, sind Eisengehalte unterhalb 0,25 % besonders geeignet.
- Soll eine speziell hohe Duktilität erzeugt werden, kann Kobalt in einem Gewichtsanteil von 1/4 bis 1/2 desjenigen des Eisens zugesetzt werden. Die sich bildenden ternären Phasen aus Al, Co, Fe und Mn verhindern mittels ihrer Form und Anordnung die Versprödung. Auch die Pressbarkeit wird dadurch weiter verbessert. Liegt jedoch der Mangan- oder Kobaltgehalt oberhalb der angegebenen Grenzen, wird die Pressbarkeit wieder reduziert.
- Der Cu-Gehalt, der zur Festigkeitssteigerung beiträgt, ohne die benötigte Warmumformkraft wesentlich zu erhöhen, sollte 0,25 % nicht übersteigen, falls Korrosionsanfälligkeit speziell vermieden werden soll.
-
- Die Legierungen 1 bis 3 wurden zu Strangpressprodukten verarbeitet. Die erfindungsgemässen Legierungen (E) unterschieden sich von den herkömmlichen (H) insbesondere durch die bessere Biegefähigkeit der warm ausgehärteten Profile.
- Die Legierungen 4 wurden zu Warmpressteilen verarbeitet (geschmiedet). Die Warmformbarkeit von 4 E war wesentlich besser als diejenige von 4 H.-Während die warmausgehärteten Schmiedeteile aus 4 H erhebliches Grobkorn aufwiesen und somit neben den ungleichmässigen und stellenweise tiefen Festigkeiten nicht dekorativ anodisierbar waren, zeichnete sich das WerkstücK aus 4 E durch sehr feines Korn aus.
- Die Legierungen 5 wurden zu Blech verarbeitet und vor der Warmaushartung verformt. Das Blech 5 E wies sowohl in der Tiefziehfähigkeit, wie auch in der Zähigkeit bessere Werte auf.
Claims (5)
gekennzeichnet durch
das Vorliegen von 0,05 - 0,20 % Vanadium und eines Mangangehalts, der 1/4 bis 2/3 des Eisengehalts beträgt.
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