EP1917372A2 - Aluminium-gusslegierungen - Google Patents

Aluminium-gusslegierungen

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EP1917372A2
EP1917372A2 EP06791332A EP06791332A EP1917372A2 EP 1917372 A2 EP1917372 A2 EP 1917372A2 EP 06791332 A EP06791332 A EP 06791332A EP 06791332 A EP06791332 A EP 06791332A EP 1917372 A2 EP1917372 A2 EP 1917372A2
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casting
casting alloy
alloys according
alloy
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Lars WÜRKER
Dietrich Kahn
Andreas Hennings
Andreas BÜHRIG-POLACZEK
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KSM Castings GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys

Definitions

  • the invention relates to aluminum casting alloys, in particular for chassis applications.
  • AISi alloys are used, which are alloyed with low levels of Mg for strength enhancement, e.g. AISi7Mg or AISiHMg.
  • Mg for strength enhancement
  • AISi (Mg, Cu) alloys are also used, but because of their corrosive properties they can only find niche applications.
  • AICu (Ti, Mg) alloys which offer the highest strengths among common alloys.
  • niche applications in the chassis area are the AlMg alloys.
  • Other alloy families, such as AIZn or AILi play no role in the chassis.
  • the components made from the above alloys are subjected to a two-stage heat treatment to obtain the desired properties.
  • the existing alloy families have the disadvantage that only a limited strength-strain ratio can be achieved.
  • the above-mentioned high-strength alloys with Cu addition are often eliminated due to the corrosive properties.
  • AlMg alloys are significantly heavier castable and therefore limited in application (component geometry).
  • the object of the invention was to develop an alloy which has properties which still have sufficiently high elongation at fracture values, in particular for applications in the automotive industry, with high material strengths. This property combination is necessary, for example, in chassis applications in order to be able to survive abuse cases.
  • the alloy has to be sufficiently castable and, owing to its composition, should not impose excessive demands on the melting process and the metal circulation.
  • Al casting alloys contain at least five of the following alloy constituents:
  • Si 2.5 to 3.3, preferably 2.7 to 3.1 wt.%
  • Mg 0.2 to 0.7, preferably 0.3 to 0.6 wt%
  • Fe ⁇ 0.18, preferably 0.05 to 0.16 wt%
  • Mn ⁇ 0.5, preferably 0.05 to 0.4 wt%
  • production-related impurities for example Pb, Ni, Zn, etc.
  • production-related impurities for example Pb, Ni, Zn, etc.
  • the alloys according to the invention have a strength-strain ratio which can not be achieved with conventional Al casting alloys under the requirement of Cu freedom.
  • pressure-assisted casting eg low pressure - counter pressure Kogillenguss - resulting from the good cast structure better mechanical technological properties.
  • the alloy is grain-fined.
  • T4 one-stage tempering treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leichtmetalllegierung.

Description

Al - Gusslegierungen
Die Erfindung bezieht sich auf Aluminium-Gusslegierungen, insbesondere für Fahrwerksanwendungen. Hierfür werden im Allgemeinen primär erschmolzene untereutektische AISi-Legierungen angewendet, die zur Festigkeitssteigerung mit geringen Gehalten an Mg legiert sind, z.B. AISi7Mg oder AISiHMg. Vereinzelt werden auch AISi(Mg, Cu)-Legierungen verwendet, die aber aufgrund der korrosiven Eigenschaften nur Nischenanwendungen finden können. Gleiches gilt für die Familie der AICu(Ti, Mg)-Legierungen, die unter den gängigen Legierungen die höchsten Festigkeiten bieten. Ebenfalls Nischenanwendungen im Fahrwerksbereich bilden die AlMg-Legierungen. Andere Legierungsfamilien, wie AIZn oder AILi, spielen im Fahrwerk keine Rolle.
Üblicherweise werden die Bauteile, die aus den oben genannten Legierungen hergestellt werden, einer zweistufigen Wärmebehandlung zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften unterzogen.
Generell weisen die bestehenden Legierungsfamilien den Nachteil auf, dass damit nur ein eingeschränktes Festigkeits-Dehnungsverhältnis erreichbar ist. Die zuvor genannten höherfesten Legierungen mit Cu-Zugabe scheiden aufgrund der korrosiven Eigenschaften häufig aus. AlMg-Legierungen sind deutlich schwerer vergießbar und daher in der Anwendung (Bauteilgeometrie) limitiert. Demgemäß lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Legierung zu entwickeln, welche Eigenschaften aufweist, die insbesondere für Anwendungen im Automobilbau, bei hohen Materialfestigkeiten noch ausreichend hohe Bruchdehnungswerte aufweist. Diese Eigenschaftskombination ist beispielsweise bei Fahrwerksanwendungen notwendig, um auch Missbrauchsfälle überstehen zu können. Gleichzeitig muss die Legierung hinreichend gut vergießbar sein und soll aufgrund ihrer Zusammensetzung keine überhöhten Anforderungen an den Schmelzprozess und den Metallkreislauf stellen.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass Al-Gusslegierungen zumindest fünf der nachfolgend angeführten Legierungsbestandteile enthalten:
Si: 2,5 bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-%
Mg: 0,2 bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-%
Fe: < 0, 18, vorzugsweise 0,05 bis 0, 16 Gew.-%
Mn: < 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-%
Ti: < 0,1 , vorzugsweise 0,01 bis 0,08 Gew.-%
Sr: < 0,03, vorzugsweise 0,01 bis 0,03 Gew.-%
Sonstige: < 0,1 Gew.-% und jeweils zu 100 Gew.-% mit AI ergänzt.
Gegebenenfalls sind herstellungsbedingte Verunreinigungen, z.B. Pb, Ni , Zn etc., enthalten, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind. Die erfind ungsgemäßen Legierungen weisen ein Festigkeits-Dehnungsverhältnis auf, welches mit herkömmlichen Al-Gusslegierungen unter der Anforderung von Cu- Freiheit nicht erreichbar ist. Insbesondere bei druckunterstützten Gießverfahren, z.B. Niederdruck - Gegendruck-Kogillenguss - ergeben sich aus dem guten Gussgefüge bessere mechanisch technologische Eigenschaften.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Legierung korngefeint ist.
Um die oben genannten Vorteile zu erzielen oder noch weiter zu entwickeln, ist es vorteilhaft, wenn die gegossenen Bauteile wärmebehandelt werden, insbesondere mit folgenden Parametern:
Lösungsglühen 490 bis 5400C für 1 bis 10h
Anlassen 150 bis 2000C für 1 bis 10h
Für manche Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, lediglich eine einstufige Anlassbehandlung vorzunehmen, allgemein bekannt als beispielsweise T4, T5 oder 0
Neben den bereits genannten Vorteilen, die Bauteile aus Legierungen gemäß der Erfindung aufweisen, kommt noch hinzu, dass wegen der fehlenden Legierungsbestandteile Cu und Cn die Korrosionsbeständigkeit bedeutend erhöht wird. Das Produkt ist auch relativ preiswert, weil keine dasselbe verteuernden Legierungszusätze, wie z.B. SE-Metalle, verwendet werden, es kann die übliche Schmelzbehandlung angewendet werden und es bedarf keines besonderen Aufwandes zur Kreislauftrennung. Es ist auch ein vorzügliches Festigkeits-Dehnungsverhältnis bei vorzüglicher Gießbarkeit vorhanden. Die Gießbarkeit ermöglicht zum einen ein von großen Fehlern, bekannt als Lunkern, freies Gußstück, zum anderen wird die Mikrosturktur in einer solchen Weise positiv beeinflußt, daß die Anzahl innerer Kerben, die die Bruchdehnung verringern, möglichst gering gehalten wird.
Als beispielhafte Werte sind anzuführen:

Claims

Patentansprüche
1. AI-Gußlegierung, enthaltend mindestens fünf der nachfolgend angeführten Legierungsbestandteile:
Si: 2,5 bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-%
Mg: 0,2 bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-%
Fe: < 0,18, vorzugsweise 0,05 bis 0,16 Gew.-%
Mn: < 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-%
Ti: < 0,1 , vorzugsweise 0,01 bis 0,08 Gew.-%
Sr: < 0,03, vorzugsweise 0,01 bis 0,03 Gew.-%
Sonstige: < 0,1 Gew.-% und jeweils zu 100 Gew.-% mit AI ergänzt.
2. AI-Gußlegierungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die daraus gegossenen Teile lösungsgeglüht sind zwischen 490 bis 5400C für 1 bis 10h.
3. AI-Gußlegierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die daraus gegossenen Teile angelassen sind zwischen 150 bis 2000C für 1 bis 10h.
4. AI-Gußlegierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungen korngefeint sind.
5. Verwendung von AI-Gußlegierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Werkstücke, Bauteile oder Teile für beziehungsweise von Fahrwerksteilen von Kraftfahrzeugen.
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