NO122618B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for å forbedre spenningskorrosjonsegenskapene

av aluminium-magnesium-legeringér.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny og forbedret fremgangsmåte for fremstilling av aluminiumlegerin-

ger som inneholder magnesium» Mere spesielt går oppfinnelsen ut på fremstilling av aluminium!egeringer som,inneholder fra 3,0 til 10 i» magnesium og som utmerker seg ved en forbedret spennings-korrosjon som følge av en forbedret fordeling av en magnesiumrik fase mellom korngrensene og korngrunnmassen, dvs.

som følge av et forskjellig volumforhold herav.

Fordelene som oppnås ved å innlegere magnesium

i aluminiumlegeringer.ble meget tidlig erkjent under utviklin-

gen av aluminium-teknologien. Aluminium-magnesiumseriené av le-* geringer er følgelig en av.de eldste som er anvendt i praksis.

Det er imidlertid kjent at magnesium i alumi-niumlegeringer, hvis det er tilstede i en mengde over ca. 3 $, gjør legeringen følsom like overfor spenningskorrosjon. Tilba-keholdelse av magnesium i fast oppløsning oppnås lett ved glød-nlng av legeringen ved en temperatur over solvus-temperaturen og avkjøling med en tilstrekkelig hastighet til å hindre utfei-ning av en magnesiumrik annen fase» Legeringen kan derefter koldbearbeides til den ferdige form eller tykkelse. Som følge av naturlig eldning har imidlertid magnesium som tilbakeholdes i fast oppløsning ved den hurtige avkjøling en tendens til å ut-felles fortrinnsvis i korngrensene som en aluminium-magnesium-intermetallisk forbindelse, og dette gjør legeringen følsom like overfor spenningskorrosjon. Videre har de mekaniske egen-skaper av den koldbearbeidede legering en tendens til forringelse under bruk som følge av termisk endring, hvilket også finner sted ved eller nær den omgivende temperatur.

For å hindre forringelse av de mekaniske egen-skaper er det nødvendig å stabilisere legeringen efter det av-sluttende koldbearbeidelsestrinn ved en temperatur noe over den som den vil bli utsatt for under bruk. Legeringen vil således ikke utsettes for noen påfølgende endring av de mekaniske egen-skaper ved en temperatyr tydelig under stabiliseringstemperaturen.

Som kjent kan det oppnås en viss forbedring av motstandsevnen like overfor spenningskorrosjon hvis legeringen kjøles langsomt, dvs. mindre enn 277°C pr, time, efter den av-sluttende glødning før koldbearbeidelse for å begunstige heterogen kjernédannelse av den likevekt-magnesiumrike fase i korngrunnmassen såvel som i korngrensene som vil finne sted ved eldning av legeringen. Stabiliseringsbehandlingen forårsaker imidlertid ,'i slike legeringer som inneholder mere enn 3 # magnesium ytterligere heterogen kjernédannelse av dien likevekt-magnesiumrike p-fase, eller en metastabil p-modifikasjon, i korngrensene og, hvis legeringen blir sterkt koldbearbeidet, ved punkter av tredimensjonal disregister i deformeringsbånd.

Utfelning av den ovennevnte magnesiumrike fa-se, særlig i grenseområdene, forårsaker tilbøyelighet til spen-ningskorroejon som øker med økende magnesiuminnhold. Som følge herav er magnesiuminnholdet i aluminlum-magnesiumlegeringer i alminnelighet begrenset til ca. 5,5 # magnesium og utelukker således gunstige styrkeegenskaper ved magnesiuminnhold utover 5,5 fi.

Det er følgelig et hovedformål for oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte hvorved spenningskorrosjonstilbøyeligheten hos aluminium-magnesiumlegeringer, reduseres i vesentlig grad.

Det er et ytterligere formål for oppfinnelsen

å tilveiebringe en hensiktsmessig og hurtig fremgangsmåte ved rimelige omkostninger.

Andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende beskrivelse.

Det har i henhold til foreliggende oppfinnelse vist seg at de foran nevnte formål og fordeler lett kan oppnås

ved regulering av opphetningshastigheten for den ovennevnte termiske stabiliseringsbehandling. I overensstemmelse med det foran anførte går fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut på å øke spennings-korrosjonstilbøyeligheten av aluminium-magnesiumlegeringer som inneholder fra 3,0 til 10,0 fi magnesium og om ønsket krom i en mengde av fra 0,05 til 0,3 fit bor i en mengde fra 0,001 til 0,35 fit og videre eventuelt følgende legeringstilsetninger} in-dium i en mengde fra 0,002 til 0,80 fit gallium i en mengde fra 0,01 til 0,50 fit kadmium i en mengde fra 0,03 til 0,50 fit thori-um i en mengde fra 0,005 til 0,35 fit mischmetall i en mengde fra 0,005 til 0,30 fit tellur i en mengde fra 0,005 til 0,30 fit lithium i en mengde fra 0,01 til 0,80 fi, germanium i en mengde fra 0,01 til 0,55 fit kobolt i en mengde fra 0,10 til 0,80 fit kobber i en mengde fra 0,10 til 0,60 fit mens resten, bortsett fra forurensninger, består av aluminium, ved hvilken legeringen koldreduseres mellom 5,0 og 95 fi og deretter opphetes til en temperatur i området mellom 107 og 190°C hvor den holdes i et tidsrom av 1 til 24 timer og deretter avkjøles, og fremgangsmåten er karakterisert ved at opphetningen utføres med en hastighet av minst 55°C pr. time fra 38°C. Når legeringen koldreduseres i området fra 65,0 til 95 fit utføres nevnte opphetning fordelaktig med en hastighet av minst 111°C pr. time..

En ytterligere, men mindre vesentlig reduksjon i tilbøyeligheten til spenningskorrosjon kan oppnås ved å regu-lere nedkjølingshastigheten fra stabiliseringstemperaturen, hvis ønsket. Som det fremgår av det følgende, kreves det en mi-nimumsnedkjølingshastighet av ca. 111°C pr. time for oppnåelse av en ytterligere forbedring.

Skjønt den termiske stabiliseringstemperatur generelt er av størrelsesorden 150°C, er foreliggende oppfinnelse anvendbar ved bruk av andre temperaturer i henhold til vanlig, f.eks. valse^-praksis, f.eks, 107°C til 190°C.

Naturligvis kan små mengder av elementer også være tilstede i aluminium-magnesiumlegeringen som forurensninger. Forurensningene kan omfatte, men er ikke begrenset til følgende: jern opptil 0,50 fit silisium opptil 0,50 fit kobber opptil 0,25 fi, mangan opptil 0,35 fit sink opptil 0,2 fi, titan opptil 0,15 fit beryllium opptil 0,02 fi og andre i en totalmeng-de opptil 0,2 fi0

Som vist i de efterfølgende tabeller har det vist seg overraskende at aluminium-magnesiumlegeringene oppviser en uventet dg bemerkelsesverdig økning i motstandsevnen like overfor spenningskorrosjon som følge av virkningen av opphetnings- og avkjølingshastighetene ved den termiske stabiliseringsbehandling.

Skjønt de nedre kritiske opphetnings- og ned-kjølingshastigheter, minimumshastighetene, kan overskrides når legeringer av små dimensjoner termisk stabiliseres, så er dette mer vanskelig å oppnå når produkter av større dimensjoner som store spoler eller stabler av valsede plater anvendes, da hastigheten for varmeoverføringen begrenses enten av den store mas-se av selve legeringen og ved varmeoverføringen over tilgrensen-de grenseflater av de enkelte plater, eller av den tilførte termiske energi til ovnen. Det er derfor av vesentlig betydning for foreliggende oppfinnelse at det anvendes fremgangsmåter for å oppnå de nødvendige høye opphetningshastigheter. De nødvendige høye opphetningshastigheter kan f,eks; oppnås ved å tilveiebringe mellomrom mellom lednings spolene for å tillate at den opphe-tede atmosfære kan sirkulere mellom de enkelte rør eller led-ningSBpoler, anvendelse av små spoler eller rørbunter og en høy varmeenergitilførsel tii ovnene, anvendelse av induksjons- eller motstandsopphetning av legeringen osv.

Oppfinnelsen vil lettere forståes ved hjelp av

■i

de følgende eksempler.

Eksempel 1

En legering med den følgende sammensetning ble fremstilt fra en oharge av handelsrent aluminium, for-legeringer av jern-aluminium, kr om-aluminium, bo r-aluminium, beryllium-aluminium og de andre legeringstilsetninger i elementær form. Legeringen ble støpt til barrer av en dimensjon 15 cm x 10 cm x 4 cm.

Efter støpningen ble de ovennevnte legeringer overflatehøvlet til 3,5 cm og homogenisert ved 510°C i 16 timer under anvendelse av en langsom opphetningshastighet av ca. 28 C pr. time fra 400°C. Efter homogeniseringen ble legeringene ovns-avkjølt og varmvalset ved 357°C til middelstykkelser fra 3,5 cm, som anført i den følgende tabell.

Det ovennevnte materiale ble derpå koldvalset til følgende tykkelser i mm: .

Efter koldvalsingen ble legeringen glødet ved 343°C i 4 timer med langsomme opphetnings- og nedkjølingshastig-heter av ca, 28°0 pr, time fra 177°C til 343°C. Legeringen ble derpå koldvalset til 1,5 mm under anvendelse av ca, 10 #'s reduksjon pr. passering. Den ferdige koldvalsing tilsvarer oa. 42 JÉ's reduksjon på materiale A, 61 &% a reduksjon for materiale B og 76 Jé<*>s reduksjon for materiale C, Legeringen ble derpå stabi-lisert ved ca, 150°C i 4 timer under anvendelse av varierende opphetnings- og nedkjølingshastigheter slik som vist i tabell'3,

Eksempel 2

Legeringene i henhold til eksempel 1 ble efter behandlingen efter eksempel 1 utsatt for spenningskorrosjons-forsøk på den følgende akselererte måte: Prøvestykker av 1,5 mm x 50 mm x S^mn^s dimensjon ble utsatt for spenning eller trykk ved 80 fi av deres flytegrense i en 6 #<*>s oppløsning av NaCl + 0,005 M NaHCO^o En anodisk strøm av 65 mA/cm ble anlagt via en platina-nettkatode. En svikttid av 13 timer ved de akselererte forsøk svarer til en svikttid for for-formete U-bøyde stykker i sjømiljø av lenger enn 3 år, en grense som normalt angir en spenningskorrosjons-motstandsdyktig tilstand. Resultatene av spenningskorrosjonsforsøkene er anført i den følgende tabell.

Tabell 5

Virkning av opphetningshastighet til 149°C x 4 timers stabiliseringsbehandling fra ca. 38°C på anodisk spen-ningskorros jons-levetid i timer. Alle prøver (A) ble gitt en nominell l8°C/time nedkjølingshastighet fra' 149°C til 65°C.

En sammenlikning av opphetningshastighetene vi-ser at eftersom hastigheten øker, så øker i tilsvarende grad spenningskorrosjonslevetiden0 En ytterligere økning oppnåes med en hastighet utover 111°C pr. time, men i mindre grad, som lett vil sees ved å sammenlikne spenningskorrosjons-levetiden når det ble anvendt en hastighet av 1390°C pr. time.

B1 - Prøvestykker (B) ble gitt en nominell l390°C/time nedkjø-lingshastighet fra 149 til 65 C

(x)- + er en standard avvikelse ved en gruppe av fem prøvestyk-ker.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for å øke spenningskorrosjons-motstandsevnen av aluminium-magnesiumlegeringer som inneholder fra 3,0 til 10,0 fi magnesium, eventuelt krom i en mengde av fra 0,05 til 0, 3 fi, og eventuelt bor i en mengde av fra 0,001 til 0,35 fi, og videre eventuelt følgende legeringstilsetningerj in-dium i en mengde fra 0,002 til 0,80 fi, gallium i en mengde fra 0,01 til 0,50 fi, kadmium i en mengde fra 0,03 "til 0,50 fi, tho-rium i en mengde fra 0,005 til 0,35 fi, mischmetall i en mengde fra 0,005 til 0,30 fi, tellur i en mengde fra 0,005 til 0,30 fi, lithium i en mengde fra 0,01 til 0,80 fi, germanium i en mengde fra 0,01 til 0,55 fi, kobolt i en mengde fra 0,10 til 0,80 fi, kobber i en mengde fra 0,10 til 0,60 fi, mens resten, bortsett fra forurensninger, består av aluminium, ved hvilken legeringen koldreduseres mellom 5,0 og 95 fi og deretter opphetes til en temperatur i området mellom 107 og 190°C hvor den holdes i et tidsrom av 1 til 24 timer og deretter avkjøles, karakterisert ved at opphetningen utføres med en hastighet av minst 55°C pr. time fra 38°C.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, ved hvilken legeringen koldreduseres mellom 65,0 og 95,0 fi, karakterisert ved at opphetningen utføres med en hastighet av minst 111°C pr. time.