NO155733B - Fremgangsmaate til formning av en utskillingsherdbar a1-mg-si-legering til valsetraad for trekking til elektrisk ledningstraad. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til formning av

en utskillingsherdbar Al-Mg-Si-legering til valsetråd for trekking til elektrisk ledningstråd, hvor legeringen hurtig for-kjøles fra en temperatur over 470°C til en temperatur i området 260-340°C og legeringen umiddelbart deretter underkastes en hurtig kjølebehandling ved hvilken den kjøles fra sistnevnte temperatur til en bråkjølingstemperatur på mindre enn 260°C og valses under denne hurtige kjølebehandling, karakterisert ved at legeringen under valsingen kjøles til en temperatur på 140-200°C.

En typisk Al-Mg-Si-legering for ledningstråd inneholder 0,3-0,9 % Mg, 0,25-0,75 % Si, 0-0,60 % Fe, resten aluminium og forurensninger (mindre enn 0,05 %). For at legeringen skal gis form av et ønsket produkt blir denne legering i alminnelighet varm-og/eller kald-bearbeidet. Varm-bearbeidning er bearbeidning ved en temperatur hvor strukturen kan undergå omkrystallisasjon etter hvert som den bearbeides, mens kald-bearbeidning er be-abeidning under denne temperatur. For det endelige produkt er det også ønskelig å oppnå visse optimale egenskaper, dvs. høy strekkfasthet kombinert med en akseptabel duktilitet, men slike egenskapskombinasjoner er ikke alltid forenlige med de for tiden kjente mekaniske og varme-behandlinger, og de behandlinger som tar sikte på oppnåelse av visse kombinasjoner, er ikke alltid enkle. Problemene i forbindelse hermed skal forklares i forbindelse med fremstillingen av elektriske ledningstråder av ovennevnte legering, hvor spesifikasjonene er meget stringente når det gjelder minimumskravene til strekkfasthet, duktilitet og elektrisk ledningsevne i kombinasjon, og hvor prosessene ikke frembyr store valgmuligheter med hensyn til hvordan kravene skal tilfredsstilles. Men det er klart at oppfinnel-

sen kan anvendes for andre former og legeringer med henblikk på oppnåelse av spesielle kombinasjoner av egenskaper.

I alminnelighet blir fremstillingen av tråder av slike legeringer for elektriske ledere på konvensjonell måte ut-

ført i flere trinn: først blir legeringen, enten etter kontinuerlig støping på et støpehjul, eller i form av diskon-tinuerlig støpte emner tilført et valseverk ved en varm-bearbeidningstemperatur på 490-520°C, hvorved det ved ut-

løpet av valseverket erholdes trådstenger med en diameter på

5-20 mm, som oftest mellom 7 og 12 mm. Under valsingen er imid-

lertid legeringen blitt kjølt til ca. 350°C. Dette betyr at størstedelen av magnesium- og silisiuminnholdet, tilført for utførelse av en utskillingsherdningsbehandling helt på slutten av fremstillingen, allerede er utskilt og gått tapt for herdningen.

Av denne grunn er det annet fremstillingstrinn en opp-løsningsbehandling etter valsingen. Sneller med trådstangmateriale holdes da i en ovn i flere timer ved en temperatur på 500-520°C for at det utskilte materiale skal oppløses igjen i krystallgitteret. Umiddelbart deretter blir snellene med trådstangmateriale og ved oppløsningsbehandlingstemperatur bråkjølt til en temperatur under 260°C, hvor strukturen fast-holdes i den tilstand hvor legeringselementene i oppløsning bibeholdes i overmettet oppløsning i krystallgitteret. Denne bråkjølingstemperatur er ofte romtemperatur. Deretter blir disse trådstenger kaldtrukket, hvilket gir en høy strekkfasthet, men sterkt reduserer duktiliteten til et uakseptabelt nivå. Av denne grunn blir tråden etter trekkingen underkastet en eldningsbehandling med utskillingsherdning ved at tråden holdes i noen timer ved en temperatur på ca. 145°C. Dette bringer duktiliteten til et akseptabelt nivå, med en betydelig gevinst i strekkfasthet, fordi tapet på grunn av mykningen av den dislokerte struktur stort sett blir kompensert ved utskillingsherdningen. Dette er grunnen til at legeringselementene så vidt mulig måtte holdes i oppløsning helt til slutt, slik at de får anledning til å delta så mye som mulig i forbindelse med utskillingsherdningen. Dette eldningstrinn, som fjerner indre spenninger ved omordning av dislokasjoner og ved å bringe legeringselementene ut av overmettethet, bidrar dessuten til å forbedre den elektriske ledningsevne, som falt under bråkjøling og trekking på grunn av økningen i indre spenninger.

Man har forsøkt å finne enklere metoder som gir andre, men fremdeles akseptable egenskapskombinasjoner. Spesielt nødvendiggjør denne konvensjonelle prosess en oppløsnings-behandling ved meget høy temperatur i mange timer, og dette er en viktig faktor når det gjelder kostprisen, og følgelig har man forsøkt å eliminere denne behandling. Alle disse for-søk har som et felles mål at tråden ved utløpet av valseverket fremdeles skal ha en så høy temperatur at ingen eller bare en liten del av legeringselementene allerede er utskilt, slik at trådstangmaterialet direkte kan bråkjøles ved utløpet av valseverket, og de fleste av legeringselementene da fremdeles er i oppløsning og kan delta i utskillingsherdningen etterpå. Således er det blitt foreslått anvendelse av en meget høy innløpstemperatur inn i valseverket, eller en meget høy gjennomgangshastighet gjennom valseverket, eller en inter-

mediær oppvarmning mellom valsetrinnene. I det første tilfelle er materialet for mykt for valsing på grunn av endel fortsatt flytende eutektiske forbindelser mellom krystallkornene, i det annet tilfelle er hastigheten for høy til bruk sammen med et kontinuerlig støpehjul, eller annet system til å mate valseverket, og i det tredje tilfelle kompliseres valsetrinnet av den intermediære oppvarmning.

De tidligere forslag til behandling (termisk + mekanisk + valg av legeringselementene) for mekaniske anvendelser er i alminnelighet ikke egnet til å overføres på tråder for elektriske anvendelser. For mekaniske anvendelser tilstrebes en høy strekkfasthet og duktilitet, men for elektriske anvendelser tilstrebes også en spesielt høy elektrisk ledningsevne. De forslag som tar sikte på å forbedre de mekaniske egenskaper, står vanligvis i strid med fordringen til elektrisk ledningsevne. Således er forslag som tar sikte på oppnåelse av en finere fordeling av utfellinger, gunstige for strekkfastheten, men uheldige for ledningsevnen. Det samme gjelder eksempelvis for forslag som tilstreber forhøyelse av krystallfeil-densiteten.

I overensstemmelse hermed vet en fagmann at de forslag som gjelder mekaniske anvendelser, i alminnelighet ikke uten videre kan over-føres på det område som gjelder de elektriske anvendelser.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnåes at det

dannes bare få dislokasjoner og mer av de utfelninger som for-ankrer disse, og at bare få uforankrede dislokasjoner og legeringselementer forblir i overmettet oppløsning. Derved oppnåes en meget stabil valsetråd-struktur, som holder seg i lang tid ved forskjellige temperaturer uten at det skjer vesentlige, uheldige forandringer i de mekaniske og elektriske egenskaper.

En sikker valsetråd kan trekkes til elektrisk ledningstråd og behøver bare i liten grad, eller ikke i det hele tatt, stabili-seres ved eldningsbehandling. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det dessuten mulig å sløyfe den oppløsningsbehandling som hittil har vært nødvendig når det gjelder elektriske ledningstråder.

I ovennevnte teknikkens stand ble det ikke gitt akt på hva som kunne gjøres med legeringen når den nedkjøles etter varm-bearbeidning, spesielt på hva som kunne gjøres i området for "halv-hete" temperaturer. Hermed menes området mellom temperaturene for varm-bearbeidning, dvs. de temperaturer hvor strukturen undergår omkrystallisasjon etter hvert som den bearbeides, og temperaturene for bråkjøling, dvs. de temperaturer hvor atomene i strukturen er tilstrekkelig ubevegelig-gjort til å ha en uforanderlig metallografisk struktur, bortsett fra eldningsfenomener. Dette området skal mer generelt og i detalj drøftes nedenfor; for de ovennevnte Al-Mg-Si-legeringer for elektriske ledningstråder ligger dette området mellom 260°C og 340°C.

I henhold til teknikkens stand foregikk passasjen gjennom dette området i form av en ren bråkjøling, slik at det erholdtes et mellomprodukt med en struktur med omkrystal-liserte korn, etter hvert som det ble varmvalset, og med et maksimum av legeringselementer i overmettet tilstand. I henhold til oppfinnelsen henledes imidlertid oppmerksomheten på hva som kan gjøres innenfor det nevnte området, nemlig bearbeidning under bråkjølingen. I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes, uavhengig av hvordan legeringen ble behandlet før, et hurtig nedkjølingstrinn, såsom fra en temperatur innenfor området for halv-hete temperaturer henimot en brå-kjølingstemperatur, hvor legeringen underkastes bearbeidning i det minste under nedkjølingsdelen innenfor det nevnte område. Resultatet er at det mellomprodukt som nå erholdes,

har en spesifikk kornstruktur som synes å være en god struktur for oppnåelse av gode egenskaper etter kald-bearbeidning og, om nødvendig, eldning.

Under bearbeidningen innenfor det nevnte området deformeres kornene og får en avlang form, mens dislokasjonene løper gjennom kornet, som således oppdeles i et antall under-korn som avviker fra hverandre ved en liten forskjell i orientering i krystallgitteret. Denne struktur blir ikke ødelagt etter hvert som legeringen bearbeides, fordi materialet foreligger i temperaturområdet under den varm-bearbeidningstemperatur hvor dette finner sted. Når, som foretrukket, eri legering anvendes hvor legeringselementene for utskillingsherdning utskilles for en vesentlig del, dvs. minst 5% innenfor det nevnte område, så vil også meget små utfeininger bli dannet som er usynlige i et optisk mikroskop, som preferen-sielt virker til å forankre de ovennevnte dislokasjoner. Følgelig vil man foretrekke å anvende legeringselementer som for en vesentlig del, dvs. minst 5%, er oppløselige i legeringen ved den øvre grense for det nevnte område. Dette er tilfelle for den ovenfor nevnte Al-Mg-Si-legering for elektriske ledningstråder.

Videre er det viktig at den oppnådde struktur ikke ødelegges etterpå under innvirkning av en for stor tilsetning av temperatur-tid-energi, dvs. en for høy bevegelighet for atomene under en for lang varighet av resten av nedkjølings-trinnet. Følgelig må nedkjølingstrinnet være tilstrekkelig hurtig til at dette unngås, og dette er hva man mener med et "hurtig" nedkjølingstrinn. Når utfelninger dannes under ned-kjølingstrinnet, vil dette trinn være tilstrekkelig hurtig når det er tilstrekkelig kort til at man unngår å danne utfelninger med en dimensjon på mer enn 1 ^urn, bortsett fra de utfelninger som kan være startet før, f.eks. under et preliminært nedkjølings- eller bearbeidningstrinn, og som ved koalescering har vokst videre til en dimensjon større enn 1 yum, idet disse legeringselementer og store utfelninger da går tapt for dannelsen av den endelige struktur med meget fine utfelninger, dannet under bearbeidning innenfor området for halv-hete temperaturer eller i et senere endelig eldningstrinn.

Det er klart at det å unngå for sterk koalescering av utfelningene ikke er et spørsmål om tid alene eller om temperatur alene, men om en kombinasjon av tid og temperatur som gir tilstrekkelig energi til å mobilisere de små utfelninger slik at de koagulerer. Likeledes er det klart at dimensjonen på 1 yum ikke er en absolutt grense, men bare tjener til å bestemme en størrelsesorden.

Området for "halv-hete" temperaturer bestemmes av området mellom den nedre temperaturgrense for varm-bearbeidning og den øvre temperaturgrense for bråkjøling av strukturen. Varm-bearbeidning er bearbeidning mens strukturen, etter hvert som materialet deformeres og bearbeidningsherdnes, tillates å sette seg igjen ved omkrystallisasjon under mykning med henblikk på de påfølgende deformasjoner som utgjør bearbeidningen. For en gitt legering er området for brukbare temperaturer for varm-bearbeidning ikke strengt begrenset. Den nedre'grense bestemmes av muligheten for tilstrekkelig intermediær om-krystallisas jon mellom varm-bearbeidningsdeformasjonene til at vesentlig bearbeidningsherdning unngås, og denne grense er for hver legering tilstrekkelig kjent av fagfolk på området. For den ovennevnte Al-Mg-Si-legering for ledningstråd ligger denne nedre temperaturgrense for varm-bearbeidning rundt 34 0°C. På den annen side er en temperatur for bråkjøling av strukturen en temperatur ved hvilken atomenes mobilitet er så liten at strukturen praktisk talt bibeholder den tilstand den er i: de atomer som ikke ennå er brakt ut av oppløsning fra krystallgitteret, vil bibeholdes i gitteret i overmetning, utfelningene forblir hvor de er, og tilstanden og formen av dislokkasjonene forblir som de er, uten omkrystallisasjon.

For en gitt legering er området for brukbare temperaturer for bråkjøling ikke strengt begrenset. Den øvre grense bestemmes av en tilstrekkelig immobilitet for atomene slik at en tilstrekkelig hurtig og betydelig modifisering av strukturen unngås, bortsett fra eldningsfenomenet, og denne grense for hver legering er nøyaktig nok kjent av fagfolk på området. Eksempelvis ligger denne øvre grense for bråkjøling rundt 260°C for den ovenfor nevnte Al-Mg-Si-legering for elektrisk ledningstråd.

Når strukturen bearbeides innenfor området for halv-hete temperaturer, men tar for lang tid for deretter å nå en brå-kjølingstemperatur, så ødelegges som nevnt denne struktur. Denne tid kan imidlertid anvendes enten for fortsatt be-arbeidelse av legeringen eller for bråkjøling av legeringen, f.eks. ved at den føres gjennom et bråkjølingsbad. I det første tilfellet kan legeringen deretter bearbeides under den

samlede varighet av det nevnte hurtige, nedkjølingstrinn.

Når bråkjølingstemperaturen nås, kan strukturen kjøles videre ned til romtemperatur, med eller uten eldningsfenomener, hvoretter produktet er ferdig for ytterligere kald-bearbeidning til den ønskede form.

Den ønskede spesielle struktur oppnås i kjøletrinnet innenfor det nevnte området for halv-hete temperaturer, bortsett fra det som skjer før. Man foretrekker imidlertid at bearbeidningen innenfor dette området kan starte med'et maksimum av legeringselementer i oppløsning, slik at sistnevnte ikke går tapt, ved for tidlig utfelling, enten for utfelling på samme måte som ovenfor under bearbeidningen, eller deretter i et eldningstrinn. Legeringen blir i alminnelighet underkastet varm-bearbeidning før, f.eks. valset eller ekstrudert, og før det nevnte nedkjølingstrinn anvendes et preliminært nedkjølingstrinn såsom fra en varm-bearbeidningstemperatur. For oppnåelse av et maksimum av legeringselementer i opp-løsning etter dette trinn skal sistnevnte fortrinnsvis starte fra en høyest mulig temperatur, fortrinnsvis en temperatur ved hvilken oppløseligheten for legeringselementene er betydelig, dvs. en temperatur i et område hvor minst halvparten av de legeringselementer som kommer i betraktning for utskillingsherdning, er oppløselige. For den tidligere nevnte Al-Mg-Si-legering for elektrisk ledningstråd ligger den laveste grense for dette området ved ca. 470°C. Det er enn videre klart at dette preliminære nedkjølingstrinn fortrinnsvis skal være tilstrekkelig hurtig, ellers vil disse legeringselementer utfelles før bearbeidningen begynner innenfor det nevnte området for halv-hete temperaturer. Fortrinnsvis underkastes legeringen varmbearbeidning under det preliminære nedkjølingstrinn.

Dette preliminære nedkjølingstrinn følger i alminnelighet, direkte etter et innledende varmbearbeidningstrinn, hvor start-temperaturen fortrinnsvis, for oppnåelse av et maksimum av legeringselementer i oppløsning, er en temperatur ved hvilken legeringselementenes oppløselighet er betydelig, og hvor temperaturen bibeholdes i området for betydelig oppløselighet av legeringselementene.

Når man nå ønsker å oppnå et produkt i trådform,' kan bearbeidningsoperasjonene under det innledende varmbearbeidningstrinn, det preliminære nedkjølingstrinn og ned-kjølingstrinnet henimot bråkjølingstemperatur oppnås ved ekstrusjon eller valsing, skjønt valsing foretrekkes. De tre bearbeidningsoperasjoner kan da ta form av en operasjon innenfor samme kontinuerlige fler-passasjes valsemaskin, hvor de første enheter tas for innledende varmvalsing, de intermediære enheter for valsing i det preliminære nedkjølings-trinn og de endelige enheter for valsing innenfor nedkjølings-trinnet henimot bråkjølingstemperatur. I de første enheter for innledende varm-bearbeidning er det ikke ønskelig med sterk nedkjøling, hvorved et maksimum av legeringselementer holdes i oppløsning, og endog intermediær oppvarmning kan anvendes, mens det i de intermediære og endelige enheter er ønskelig å tilveiebringe en hurtig kjøling av grunner som er gitt ovenfor. Det er av denne grunn at det i det kontinuerlige fler-passasjes valseverk kan skilles mellom to deler: i den første del, som er reservert for det innledende varmbearbeidningstrinn, holdes kjølingen av valseenhetene på et minimum, <p>g endog intermediær oppvarmning kan anvendes, med sikte på å holde temperaturen ved en temperatur for betydelig oppløselighet av legeringselementene, og i den siste del, som er reservert for det preliminære nedkjølingstrinn og det umiddelbart etterfølgende nedkjølingstrinn henimot bråkjølingstemperatur, er kjølingen av valseenhetene meget sterk, slik at disse nedkjølingstrinn er tilstrekkelig hurtige i den ovenfor angitte mening: å unngå utfelling til for store dimensjoner og oppnå den spesielle metallografiske struktur uten mulighet for omkrystallisasjon. På denne måte oppnås trådstenger med god metallografisk struktur for videre trekking til tråd uten intermediært varmebehandlingstrinn, om nødvendig fulgt av eldning. Det produkt som kommer inn i valseverket, kan være en barre eller blokk, men er fortrinnsvis en kontinuerlig streng som forlater en kontinuerlig støpe-maskin. På denne måte blir tapet av varmeenergi minst mulig, og legeringselementene holdes for langt de flestes vedkommende i oppløsning. I tilfelle strengen kjøles for sterkt, eller bm man vil holde et maksimum av legeringselementer i opp-

løsning, kan strengen oppvarmes på veien mot valseverket,

men uten å nå smeltetemperatur, nemlig den temperatur hvor de eutektiske forbindelser ved korngrensene begynner å mykne, hvilket ville hindre god valsing. Strengen kan gis et sirkulært tverrsnitt.

Oppfinnelsen kommer særlig fordelaktig til anvendelse

ved fremstilling av trådstenger for elektrisk ledningstråd av ovennevnte Al-Mg-Si-legering. Etter kontinuerlig støping av legeringen til en størknet kontinuerlig streng som forlater støpehjulet med en temperatur ved hvilken legeringselementene fremdeles er i oppløsning, blir denne streng, i henhold til teknikkens stand, kontinuerlig og straks ført mot et fler-passasjes kontinuerlig valseverk, i hvilket man kan skille mellom to deler. I den første del hvor strengens tverrsnitt reduseres, fortrinnsvis ved ca. halvparten av antal-let av passasjer, bringes kjølingen til et minimum med sikte på å. unngå for sterk utfelling, fordi de utfelninger som dannes først, har mer tid til å konglomerere, og temperaturen holdes således tilstrekkelig høy til at legeringselementene vil ha en betydelig oppløselighet, hvilket for disse legerings-sammensetninger betyr minst 470°C. I den annen del var kjøl-ingen så sterk at temperaturen direkte går ned fra en temperatur for betydelig oppløselighet av legeringselementene henimot en bråkjølingstemperatur, som for disse legerings-sammensetninger ligger under 260°C. Når dette skjer, passerer temperaturen området for halv-hete temperaturer, ved hvilke den ovenfor forklarte struktur dannes, og kjølingen fort-setter, fremdeles under bearbeidning, nedover mot en brå-kjølingstemperatur. Endelig valsing under nevnte område for halv-het temperatur har den funksjon at kald-bearbeidning skjer før trekking, men det som er viktig er at strukturen kjøles tilstrekkelig til at man unngår at den spesielle subgranulære struktur ikke ødelegges. De således erholdte trådstenger,

i regelen med en diameter på 7-10 mm, har da en god metallografisk struktur for ytterligere trekking og gir akseptable egenskaper, uten at det er nødvendig å anvende en intermediær oppløsningsbehandling.

Hvis imidlertid en for tidlig utfelning ikke anses å være skadelig, så kan temperaturen for varmvalsing i den første del være lavere enn 470°C, men fremdeles over 340°C, og kjølingen til inn i det.halv-hete temperaturområde mellom 260°C og 340°C kan være langsom. Den hurtige kjøling over de endelige passasjer vil imidlertid fortrinnsvis være en kjøling fra over 470°C til under 260°C, slik at en bråkjøling må finne sted for kjøling med mer enn 210°C over de endelige passasjer. Dette er en gjennomsnittlig kjølehastighet på

mer enn 50°C pr. sekund. Den legering som kommer inn i valseverket, vil fortrinnsvis være en kontinuerlig støpt streng, men den kan også være en stang eller barre eller av annen form, og den støpte streng kan også, når den forlater støpe-hjulet og føres til valseverket, underkastes intermediær oppvarmning .

Fire prøver av denne legering er blitt behandlet. Alle fire føres etter kontinuerlig støping til en streng med en tykkelse på 40 mm, ved en temperatur på ca. 500°C inn i et kontinuerlig 13-passasjes valseverk, som de forlater i form av trådstenger med en diameter på 9,5 mm. Uttakshastigheten for trådstengene fra valseverket er 3 m pr. sekund. I de fire tilfeller er imidlertid nedkjølingen forskjellig: for de tre første prøver forbrukes det i de seks første passasjer i valseverket minimalt med kjølevæske, av størrelsesorden 5 m^ pr. time, slik at tråden forlater den sjette passasje med en temperatur på ca. 480°C. Under de syv siste passasjer anvendes forskjellige mengder av kjølevæske, opp til 30 m<3 >pr. time, i avhengighet av den ønskede utløpstemperatur, som er henholdsvis 140°C, 180°C og 250°C for de tre prøver nr.

1, 2 og 3. Disse trådstenger rulles opp som utgangsmateriale for kald-trekking med påfølgende eldning. Den fjerde prøve behandles på konvensjonell måte: valsing fra en temperatur på ca. 500°C med et like stort kjølevæskeforbruk over alle passasjer på ca. 10 m pr. time, hvorved utløpstemperaturen for trådstengene blir ca. 350°C. Disse trådstenger blir så, etter opprulling, underkastet en oppløsningsbehandling i en ovn ved 530°C i 10 timer og kjøles umiddelbart deretter hurtig til romtemperatur: herved erholdes prøve nr. 4 med den samme diameter på 9,5 mm.

Disse fire prøver blir så trukket, uten intermediær varmebehandling, hvorved det erholdes en tråd med en diameter på ca. 3,05 mm, som deretter underkastes en eldningsbehandling ved 14 5°C i 10 timer..

I de resultater som er angitt i tabellene I-III nedenfor, er de verdier som er angitt under "WR" verdier målt på trådstengene før trekking, verdiene under "AD" er verdier målt på tråden etter trekking og før eldning, og verdiene Al, A3 til A10 er verdier målt på den trukne tråd etter eldning i 1 time, 3 timer, opp til 10 timer, med sikte på å følge virkningen av eldningsbehandlingen.

I tabell I er prøve nr. 1 den som kommer nærmest, den konvensjonelle prøve nr. 4. Men det som er viktig i dette tilfelle, er at spesifikasjonene ESE 78 (R>44 kg/mm 2 og A > 4%) fremdeles oppnås uten den kostbare oppløsningsbehandling. Videre vil det sees at for prøve nr. 2 virker eldning ikke lenger modifiserende på de mekaniske egenskaper, slik at det i dette tilfelle også kan elimineres. Dette skyldes en eldningsvirkning på den subgranulere struktur under ytterligere luftkjøling av rullene ned mot romtemperatur, slik at ingen ytterligere eldning er nødvendig. Dette medfører den fordel at slike trådstenger etter valsing, og i påvente av trekkings-operasjonen - undertiden uker, ikke lenger er tilbøyelig til naturlig eldning, slik at egenskapene ved levering er de samme som etter fremstilling. Og dette eliminerer undertiden nødvendigheten av å utføre en intermediær eldningsoperasjon på trådstengene etter fremstilling. Endelig vil det av tabell II sees at ledningsevnen er omtrent 5% bedre, hvilket tillater brukeren å spare 5% materiale.

Fortsatt under henvisning til tabell II vil det sees at prøve nr. 3 er langt den beste med hensyn til ledningsevne. Hvis strekkfasthet er mindre viktig, kan prosessen reguleres slik at man oppnår et slikt produkt. For denne prøve nr. 3

var bråkjølingen i den annen del av valseverket mindre hurtig, og den subgranulere struktur er allerede for en mindre del ødelagt, med utfelninger som kunne vokse litt mer, og dette forklarer de dårligere mekaniske egenskaper og den gode ledningsevne.

For prøve nr. 1 var bråkjølingen i den annen del meget hurtig. Her kunne bare en del av legeringselementene utfelles på den ønskede måte, men en annen del blir tilbake i overmetning. Dette er grunnen til at denne prøve fremdeles er følsom for eldning. Den trekker således delvis fordel av den konvensjonelle metode og delvis av fordelene med strukturen i henhold til oppfinnelsen, hvilket gir en meget god kombinasjon av mekaniske og elektriske egenskaper, dog er likevel et endelig eldningstrinn nødvendig, mens det kostbare oppløsningsbehand-lingstrinn unngås.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som følgelig dekker behandlingene av prøver 1-3, gir på den måte et godt middel til å regulere frembringelsen av forskjellige kombinasjoner av egenskaper i overensstemmelse med den ønskede anvendelse, for elektriske formål eller ikke.

Fortsatt under henvisning til prøver 1 og 2, så ble det nevnt at prøve 1, som ble bearbeidet under bråkjøling til 14 0°C, fremdeles var delvis overmettet. Når prøven etterpå trekkes, viser den påfølgende eldningsbehandling ved 145°C i 10 timer klart effekten av utfelling av legeringselementene i overmetning. Eldningseffekten kan imidlertid oppnås hurtigere ved at kaldtrekkingen og eldningsbehandlingen erstattes med trekking ved eldningstemperatur, mellom 135 og 155°C. Virkningen av den mekaniske behandling i det tidsrom tråden holdes ved eldningstemperatur, er at eldningen går meget hurtigere og fullføres ved slutten av nedkjølingen etter trekking. Dette gjør det også mulig å eliminere den lange eldnings-varmebehandling.

I prøve 2, som ble underkastet bearbeidning under brå-kjøling til 180°C, blir imidlertid legeringselementene praktisk talt fullstendig utfelt i den spesielle underkorn-struktur under bearbeidning, og også ved en eldningeeffekt på kveilen eller rullen, hvor prøven ytterligere kjøles ned til romtemperatur. Når den etterpå kaldtrekkes, viser den på-følgende eldningsbehandling ingen eldningseffekt, fordi ut-feiningene er forankret i strukturen. Ytterligere feining blir imidlertid mulig, om ønsket for oppnåelse av en bedre duktilitet eller elektrisk ledningsevne, ved trekking ved eldningstemperatur som for prøve 1.

Det er også mulig å oppnå et alternativ av prøve 2, fremdeles bearbeidet under bråkjøling til 180°C, men som ved utløpet av valseverket hurtig kjøles videre ned til under 100°C, istedenfor langsom kjøling på rullen eller kveilen ned mot denne temperatur. Resultatet er at enhver eldningseffekt under langsom nedkjøling på kveilen unngås, og at eldningstilstanden er kommet mindre langt. Denne mindre fremskredne tilstand kan også oppnås ved bearbeidning under bråkjøling til en temperatur som er høyere enn 180°C, men da under hurtigere nedkjøling, fordi eldningstilstanden er et spørsmål om atomenes mobilitet (eller temperatur) og tid for atomenes bevegelse. Når denne prøve i mindre fremskreden eldnings-tilstand trekkes ved eldningstemperatur, vil resultatet være en ytterligere eldning, men til en mindre fremskreden tilstand enn for prøve 2.

Det kan således konkluderes med at ytterligere trekking ved eldningstemperatur, fortrinnsvis mellom 140°C og 150°C, med eller uten preliminær bråkjøling til under ca. 100°C, medfører ytterligere muligheter til å modifisere kombinasjon-ene av egenskaper hos legeringen om ønsket.

Som allerede nevnt er temperaturen av den ovenfor nevnte Al-Mg-Si-legering når denne tilføres, så vel som under den innledende varmbearbeidning eller varmvalsningstrinn, fortrinnsvis over temperaturen for betydelig oppløselighet av legeringselementene, som for denne legering er ca. 470°C, skjønt dette ikke er noen absolutt grense og avhenger av den nøyaktige sammensetning. Som et eksempel nevnes at for forskjellige sammensetninger oppnås fullstendig oppløsning eller homogenisering ved de følgende temperaturer: for 0,6% Mg og

0,6% Si: 520°C; for 0,6% Mg og 0,4% Si: 500°C; for 0,4% Mg og 0,6% Si: 490°C; for 0,4% Mg og 0,4% Si: 470°C. Når den varme legering tilføres ved den foretrukne temperatur på 500-530°C, er det store flertall av legeringselementene fremdeles i opp-løsning, uten fare for smeltning av legeringen. Temperaturen skal jo ikke overskride 550°C, fordi de eutektiske forbindelser Al-Mg2~Si og Al-Si-Mg2~Si først størkner ved henholdsvis 585°C og 550°C.

Når trådstengene kommer ut fra valseverket, vil de i alminnelighet ha form av en valset streng, vanligvis med en diameter på 7-10 mm, og med en metallografisk struktur med langstrakte korn fremstilt ved valsing, og oppdelt i under-korn hvis grenseflater dannes av dislokkasjonene som forklart ovenfor. Når legeringselementer anvendes for utfelling, vil disse elementer være til stede i legeringen i form av minst 20, 30, 40 eller 50% av små utfelninger som er usynlige i et optisk mikroskop eller i det minste mindre enn 1 ^um, fordi de større utfelninger går tapt for ytterligere forbedring av egenskapene.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til Al-Mg-Si-legeringene. Det er klart, ved anvendelse av angivelsene og forklaringene ovenfor vedrørende de fysikalske fenomener, at ekvivalente prosesser kan utføres ved passende temperaturer under anvendelse av andre utskillingsherdbare ikke-jern-legeringer. For aluminiumlegeringer kan man spesielt velge ut en legering av typen Al-Cu-Si, Al-Cu-Mg, Al-Si eller Al-Mn.' Når det gjelder kobberlegeringer, kan man velge en legering innenfor klassen Cu-Ag, Cu-Be, Cu-Cd, Cu-Fe, Cu-Zn, Cu-Ti, Cu-Sn, Cu-Hf, Cu-Cr, Cu-Co, Cu-Mg-Si, Cu-Mg-P, Cu-Co-Si, Cu-Ni-Fe, Cu-Ni-Si, Cu-Ni-P, Cu-Be-Ni og Cu-Co-Be.

Heller ikke er oppfinnelsen begrenset til valsing som bearbeidningstrinn. Spesielt kan bearbeidningstrinnet under bråkjøling innenfor området for halv-hete temperaturer være i form av hurtig påfølgende bøyninger på forskjellige måter ved passasje gjennom en rekke valseanordninger, eller ved bearbeidning i form av torsjonsbehandlinger, f.eks. ved tvinning til kabel. Produktet må, om det er i trådform, ikke nødvendigvis ha et sirkulært tverrsnitt, men kan ha form av et bånd eller hvilken som helst annen langstrakt form.

Valseoperasjonen må ikke nødvendigvis være en kontinuerlig valsing etter kontinuerlig støping. Man kan eksempelvis anvende en valsing som begynner med en reduksjon av valseemner eller trådbarrer, og hvor de således dannede strenger sveises sammen ved endene etter hvert som de forlater dette valsetrinn, og den således dannede lange streng kan deretter kontinuerlig tilføres et fler-passasjes kontinuerlig valseverk.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til formning av en utskillingsherdbar Al-Mg-Si-legering til valsetråd for trekking til elektrisk ledningstråd, hvor legeringen hurtig for-kjøles fra en temperatur over 470°C til en temperatur i området 260-340°C og legeringen umiddelbart deretter underkastes en hurtig kjølebehandling ved hvilken den kjøles fra sistnevnte temperatur til en bråkjølings-temperatur på mindre enn 260°C og valses under denne hurtige kjølebehandling, karakterisert ved at legeringen under valsingen kjøles til en temperatur på 140-200°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at legeringen bearbeides under for-kjølingen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at legeringen umiddelbart før for-kjølingen underkastes en begynnelses-varmbearbeidning ved en temperatur på mer enn 470°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at bearbeidningen under begynnelses-varmbearbeidningen, for-kjølingen og kjølingen til bråkjølingstemperaturen utføres i en og samme kontinuerlig drevne fler-passasjes valseinnretning, hvor det kan skilles mellom to deler, nemlig en første innledende del i hvilken kjølingen av legeringen ikke går under 470°C, og en andre avsluttende del i hvilken legeringen kjøles hurtig til en bråkjølingstemperatur.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at legeringen før begynnelses-varmbearbeidningen kontinuerlig støpes til en streng som med en temperatur over 470°C kontinuerlig tilføres innløpet til den kontinuerlige fler-passasjes valseinnretning.

6. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at legeringen etter valsingen underkastes trekking ved en temperatur mellom 135 og 155°C.

7. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at legeringen umiddelbart etter valsingen bråkjøles til en temperatur under 100°C.

8. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes en Al-Mg-Si-legering inneholdende 0,3-0,9% magnesium, 0,25-0,75% silisium, 0-0,60% jern, resten aluminium og forurensninger.