EP1917372B1 - Aluminium-gusslegierungen - Google Patents
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Classifications
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- C22C—ALLOYS
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- 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.
- AlSi7Mg or AlSi11 Mg e.g. AlSi7Mg or AlSi11 Mg.
- AlSi (Mg, Cu) alloys are also used, but due to their corrosive properties they can only find niche applications.
- AlCu (Ti, Mg) alloys which offer the highest strengths among common alloys.
- niche applications in the chassis area are the AlMg alloys.
- the components made from the above alloys are subjected to a two-stage heat treatment to obtain the desired properties.
- JP 0710953T A is an Al-Si alloy with a chemical composition in wt.% 3.3-5.5 Si, 0.2-0.7% Mg, 0.01-0.2% Ti, 0.0001-0.01% B, max. 0.2% Fe, max. 0.005% P, max. 0.005% Ca, optionally one or several of the elements 0.02-0.5% Mn, 0.01-0.3% Cr, 0.01-0.2% Zr and 0.2-0.5% Cu and furthermore optionally max. 0.03% Sb, 0.001-0.01% Na and 0.001-0.05% Sr.
- the object of the invention to develop an alloy which has properties which still have sufficiently high elongation at fracture values, in particular for automotive applications.
- This combination of properties is necessary, for example, in chassis applications, in order to be able to survive cases of abuse.
- 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 alloy components listed below: Si: 2.7 to 3.1% by weight mg: 0.3 to 0.6% by weight Fe: 0.05 to 0.16% by weight Mn: ⁇ 0.5, preferably 0.05 to 0.4 wt .-% Ti: 0.01 to 0.08% by weight Sr: 0.01 to 0.03% by weight other: ⁇ 0.1% by weight and in each case added to 100 wt .-% with Al.
- production-related impurities for example Pb, Ni, Zn, etc.
- production-related impurities for example Pb, Ni, Zn, etc.
- the alloys of the present invention have a strength-strain ratio that is not achievable with conventional Al casting alloys under the requirement of Cu freedom. Especially in pressure-assisted casting processes, e.g. Low pressure - back pressure - Kogillenguss - result from the good cast structure better mechanical technological properties.
- the alloy is grain-fined.
- the cast components are heat-treated, in particular with the following parameters: solution annealing 490 to 540 ° C for 1 to 10h start 150 to 200 ° C for 1 to 10h
- T4 one-stage tempering treatment
- the castability allows one of large defects, known as voids, to be free cast, and on the other hand, the microstructure is positively influenced in such a manner that the number of internal grooves which reduce the elongation at break is minimized.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf Aluminium-Gusslegierungen, insbesondere für Fahrwerksanwendungen. Hierfür werden im Allgemeinen primär erschmolzene untereutektische AlSi-Legierungen angewendet, die zur Festigkeitssteigerung mit geringen Gehalten an Mg legiert sind, z.B. AlSi7Mg oder AlSi11 Mg. Vereinzelt werden auch AlSi(Mg,Cu)-Legierungen verwendet, die aber aufgrund der korrosiven Eigenschaften nur Nischenanwendungen finden können. Gleiches gilt für die Familie der AlCu(Ti,Mg)-Legierungen, die unter den gängigen Legierungen die höchsten Festigkeiten bieten. Ebenfalls Nischenanwendungen im Fahrwerksbereich bilden die AlMg-Legierungen. Andere Legierungsfamilien, wie AlZn oder AlLi, 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.
- Aus der Zusammenfassung der
JP 0710953T - 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-Gussiegierungen nachfolgend angeführte Legierungsbestandteile enthalten:
Si: 2,7 bis 3,1 Gew.-% Mg: 0,3 bis 0,6 Gew.-% Fe: 0,05 bis 0,16 Gew.-% Mn: < 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-% Ti: 0,01 bis 0,08 Gew.-% Sr: 0,01 bis 0,03 Gew.-% Sonstige: < 0,1 Gew.-% - Gegebenenfalls sind herstellungsbedingte Verunreinigungen, z.B. Pb, Ni , Zn etc., enthalten, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind.
- Die erfindungsgemäßen 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 540°C für 1 bis 10h Anlassen 150 bis 200°C 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 Zn 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:
Rm [MPa] Rp 0,2 [MPa] A5 [%] Schwerkraftkokillenguss Gußzustand 250 140 13 Schwerkraftkokillenguss Wärmebehandlung T6 (540°C, 7h, 160°C, 8h) 320 260 5 Druckunterstützter Kokillenguss Wärmebehandlung T6 (540°C, 7h/160°C,6h) 370 300 11
Claims (7)
- Al-Gussiegierung, enthaltend nachfolgend angeführte Legierungsbestandteile:
Si: 2,7 bis 3,1 Gew.-% Mg: 0,3 bis 0,6 Gew.-% Fe: 0,05 bis 0,16 Gew.-% Mn: < 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-% Ti: 0,01 bis 0,08 Gew.-% Sr: 0,01 bis 0,03 Gew.-% Sonstige: < 0,1 Gew.-% - Al-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung korngefeint ist.
- Verwendung von Al-Gusslegierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Werkstücke, Bauteile oder Teile für beziehungsweise von Fahrwerksteilen von Kraftfahrzeugen.
- Gegossenes Teil aus einer Al-Gusslegierung nach Anspruch 1 oder 2.
- Gegossenes Teil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das gegossene Teil lösungsgeglüht ist zwischen 490 bis 540°C für 1 bis 10h.
- Gegossenes Teil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gegossene Teil angelassen ist zwischen 150 bis 200°C für 1 bis 10h.
- Verwendung von gegossenen Teilen nach einem der Ansprüche 4 bis 6 für Werkstücke, Bauteile oder Teile für beziehungsweise von Fahrwerksteilen von Kraftfahrzeugen.
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