SE447132B - Forfarande for vermebehandling av en tunn produkt av en aluminiumlegering av typen al-zn-mg-cu - Google Patents

Description

447 132 \ l-5 % emellan behandlingsstegen 2 och 3 avsedd för avspänningsbe- handling av produkterna i det störtkylda tillståndet.

Denna praktiska deformation åstadkommes i allmänhet genom reglerad_ (dragning för platta produkter (TXX5l-tillstånd).

Den anlöpningsbehandling som ger den högsta draghâllfastheten inne- fattar i allmänhet upphettning till en temperatur under l40°C, upprätthållande av denna temperatur (isotermisk varmhållning) och avkylning§ Detta tillstånd, som benämnes -T6 (-T65l) ger mycket dålig spänningskorrosionsbeständighet i tvärriktningen (travers- court) samt skiktkorrosion.

För att motverka denna olägenhet användes i allmänhet en behandling som innefattar en första isotermisk värmebehandling vid en tempera- tur under l40°C följd av en andra isotermisk värmebehandling vid en temperatur över l50°C samt kylning, varvid varje isotermisk värmebehandling föregås av en långsam temperaturhöjning. Denna behandling genomföres för âstadkommande av god spänningskorrosions- beständighet i tvärriktningen men är förenad med en mycket avse- värt försämring av de mekaniska egenskaperna i förhållandet till (tillståndet -Te (eller -Tsi).

Detta tillstånd benämnes av fackmannen T73-tillståndet (eller T735l- tillståndet).

Det är vidare känt att genomföra en anlöpningsbehandling för att ge valsade produkter mekaniska egenskaper vid dragprovning, samt spänningskorrosionsbeständighet, som ligger mellan dessa egenskaper vid T6-tillståndet(eller T65l-tillståndet) samt T73-tillståndet (eller T735l-tillståndet) med god beständighet mot skiktkorrosion.

Denna anlöpningsbehandling liknar behandlingen för anlöpning för T73-tillstånden eller T735l-tillståndet) men värmebehandlingarnas 7 varaktighet är härvid i allmänhet kortare. Detta tillstånd benämnes T76-tillståndet (eller T765l-tillståndet) av fackmannen och använde" för tunn eller medelgrov plåt.

Spänningskorrosionsbeständigheten mätes vanligen på prov tagna i korta tvärriktningen (travsers-court) genom provning innefattande 3 447 132 alternerande neddoppning och uttagning ur (10 min- 50 min) en reagenslösning av 3,5%-ig NaCl enligt normen ASTM G44-75 (Standard Recommended Practice for Alternate Immersion Stree Corrosion Testing in 3,5 % Sodium Chloride Solution).

Beständigheten mot skiktkorrosion bestämes med Exco-provning enligt normen ASTM G34-72 (Standard Method of Test for Exfoliation Corrosion Susceptibility in 7XXX Series Copper Containing Aluminium Alloys).

Det är möjligt att samtidigt erhålla dessa två svårförenliga egen- skaper,god mekanisk hållfasthet och beständighet mot korrosion under hög spänning, och om anlöpningsbehandling (3) innefattar följande steg: 3a) en första anüïmimgi. temperaturområdet 100-l50°C under en tid- rymd från 5 min till 24 timmar, 3b) en intermediär anlöpning vid högre temperatur, 3c) en slutlig anlöpning under 2-48 timmars tid mellan 100 och l60°C.

I den franska patentskriften 2 249 176 beskrives en behandling av denna typ, vilken innefattar en isotermisk intermediär anlöpning av kort varaktighet, som i praktiken genomföras genom neddoppning av föremål med mycket små dimensioner (sektkmsarea lcmz) i ett metall- bad, exempelvis av Wars metall. Det är emellertid känt att doppning av aluminiumlegeringar i ett sådant medium kan medföra en kraftig _ intergranulär försprödning av dessa legeringar. Vidare är det använda upphettningssättet föga lämpligt med hänsyn till användningssvårig- heter som i synnerhet beror på mediets höga täthet, och detta gäller i synnerhet vid behandling av produkter av stora dimensioner, exempelvis tunn eller medelgrov plåt.

Slutligen kan den beskrivna behandlingen icke tillämpas industriellt för.produkter för vilka värmebehandlingen i de flesta fall icke kan anses vara isoterm, vilket även gäller produkter med ringa tjock- lek som behandlas i industriella anlöpningsugnar.

Enligt uppfinningen har det helt överraskande visat sig att isotermisk varmhållning under den intermediära anlöpningen icke är nödvändig och att man kan erhålla produkter som samtidigt uppvisar goda meka- niska egenskaper samt beständighet mot spänningskorrosion eller 447 152 4 skiktkorrosion med användning av en intermediär anlöpningsbehandling som exempelvis endast innefattar upphettning till en viss temperatur omedelbart följd av avkylning.

Helt allmänt innefattar den intermediära anlöpningsbehandlingen enligt uppfinningen en upphettning med en hastighet som överstiger 1°c/minut inom temperarurområae från iso till 19o°c följt av temperaturförändring (êvolution de tempêrature) hos produkten (6) såsom en funktion av tiden (t), dvs. 9 (t), som innefattar minst ett steg vid temperaturer överstigande l90°C under en total tidtymd T som motsvaras av att funktionen T -1s4oo e R 'ïïä E O ligger mellan de i det följande definierade gränserna.

I denna formel betecknar: - e basen för den naturliga logaritmen - T den totala varaktigheten ( i sek. ) av detta steg räknat utgående från den tidpunkt när temperaturen hos produkten för första gången under temperaturstegring när temperaturen l90°C 6 (t) är temperaturen i OK överstigande 463°K (dvs. l90°C) hos den kallaste delen av produkten, t är tiden i sekunder, varvid temperaturen 6(t) hela tiden understiger 523°K (250°C) och företrädesvis understiger 508°K (235°C).

Stegen 3a, 3b och 3c kan åtskiljas av återgång till temperatur som understiger eller är lika med temperaturen vid föregående steg, i synnerhet rumstemperatur, eller också kan dessa steg genomföras kontinuerligt eller i följd.

Det har visat sig att de betingelser vid den intermediära anlöp- ningen, som ger optimala egenskaper, i realiteten beror på använd- ningen (eller utelämnandet) av en avspänningsbehandling som genom- föres efter störtkylningsbehandling. Denna avpänningsbehandling ut- göres av plastiskt deformation under dragning med l,5-3 s och före- trädesvis 2%. I frånvaro av en sådan behandling bör parametern R(T) n 447 132 hållas mellan: oßoáawglßo samt företrädesvis mellan 0,75 och 1,25. Om man däremot använder en avspänningsbehandling genom plastisk deformation efter stört- kylningen bör R(T) hållas mellan 0,5 och 1,25 samt företrädesvis mellan 0,5 och l.

Om vidare den intermediära anlöpningen innefattar ett isotermiskt steg vid en temperatur 6 är varaktigheten av denna behandling kortare än tidsperioden ta (i minuter) så att: 34 log to = 225 - e, e 1 °c log = 10-logaritmen.

Det har i realiteten visat sig att användningen av långa anlöp- ningsperioder kan hos tunna produkter för vilka upphettningstem- peraturen är hög, medföra en minskning av de mekaniska draghåll- fasthetsegenskaperna som blir kraftigare ju högre temperaturen vid den intermediära anlöpningen, i synnerhet om produkterna under- kastas plastisk deformation efter anlöpningen.

Vidare är vid en viss given temperatur varaktigheten av behand- lingen enligt uppfinningen kortare än den minimitid som anges i den franska patentskriften 2 249 176, som nämnts i det föregående.

Produkter som behandlats enligt uppfinningen uppvisar följande egenskaper l) de mekaniska egenskaperna vid dragprovning, i synnerhet i den korta tvärriktningen, är likvärdiga med de egenskaper som erhållas efter konventionell behandling för maximal härdning, vilken be- tecknas "T6“ (eller T65l). Draghållfasthetsvärdena (brottgränsen och 0,2 %-gränsen ) överstiger eller är lika med 95 % av de värden som erhållas vid användning av behandlingen "T6" på samma legering exempelvis 24 timmar vid l20øC för. legering 7475. 2) Spänningskorrosionsbeständigheten överstiger de värden som er- hålles efter behandling "T76" (eller T765l) och är åtminstone lika med de värden som erhålles genom behandlingen "T73" (eller T735l).

Vidare är för tunna produkter beständigheten mot skiktkorrosion vid provning enligt EXCO (enligt normen ASTM G 34-72) minst lika med de värden som erhålles i tillståndet T76 (eller T765l): 447 132 En av de väsentliga fördelarna med uppfinningen är att om man med hjälp av något medel (exempelvis med hjälp av termoelement eller från erfarenhet med produkter med en viss given form, som upphettas under reproducerbara betingelser) känner produktens värmekinetik vid den intermediära anlöpningsbehandlingen är det möjligt att reglera och stoppa värmebehandlingen för att erhålla optimala egenskaper. Beräkningen av funktionen R(T) kan genomföras med god- tyckliga kända medel, eventuellt i reell tid. (en temps rëel).

En annan fördel med uppfinningen är att man erhåller produkter med mer reproducerbara användningsegenskaper på grund av att ett och samma värde av R ger struktur och egenskaper som är identiska vilket gör det möjligt att förhindra inverkan av ringa skillnader mellan värmebehandlingscyklerna vid upprepat genomförande av processen eller vid genomförande av denna i olika ugnar.

De vid den intermediära anlöpningsbehandlingen använda upphettnings- åtgärderna kan vara av godtycklig känd typ men utgöras företrädesvis av neddoppning i en fluid (gas eller vätska), såsom saltbad eller olja, genom matningsugn, etc.

Det har vidare visat sig att det är lämpligt att kombinera den ovan beskrivna behandlingen med en homogeniseringsbehandling och/eller en upplösningsbehandling, som genomföres vid en temperatur 6 mellan temperaturen för begynnande.smältning Gp för de metastabila eutektika och temperaturen för begynnandeämälüfiflq 6s för legeringen under termodynamiska jämviktsbetingelser (solidus). En sådan behandling beskrivas i franska patentskriften 2 278 785. Man erhåller förutom en markant förbättring av de mekaniska egenskaperna och spännings- korrosionsbeständigheten en förbättring av segheten uppmätt såsom parametern Ko bestämd i överensstämmelse med ASTM-rekommendationer "Proposed recommended practise for R. Curve Determination" sid. 8ll-825 av del 10 av Annualßook av ASTM Standard, 1975.

Det har vidare visat sig att efter avslutande av den intermediära anlöpningen har de behandlade produkterna redan draghållfasthets- egenskaper och spänningskorrosionsbeständighet som är tillfredsstäl- lande och jämförbara med dessa egenskaper i T73-tillståndet samt en seghet, angiven med parametern Kc, som är klart överlägsen den seghet som erhålles med en avslutande andöppning.

.VI 7 447 132 Det kan därför i vissa fall vara lämpligt att icke 'utföra den av- slutande anlöpningen.

Uppfinningen åskådliggöra i det följande med utföringsexempel som visar att förfarandet enligt uppfinningen är i hög grad anpassnings- bart till olika tjockleksvärden eller till olika upphettningsmetoder som användas för värmebehandlingen Al-Mg-Zn~Cu-legeringar tillhöran- de 7000-serien. Exemplen är icke avsedda att begränsa uppfinningens omfång.

Exempel l Ett band av legeringen 7475 med tjockleken 2 mm i utgångstillståndet T351 behandlades på följande sätt: förberedande anlöpning i en fast ugn (four dormant), luftkylning, intermediär anlöpning i en genom- strömningsugn med längden 30 m inställd på en viss utloppstempera- tur GF med en genommatningshastighet V, utmatning i luft,(sortie ä l'air), avslutande anlöpning i en stillastående ugn under de i tabell I angivna betingelserna. Vidare genomfördes försöket C med upphettning för intermediär anlöpning i en saltbadugn (nitrit- nitrat) inställd på en temperaturéf 230°C, med utmatning i luft.

De erhållna hållfasthetsegenskaperna (i lång tvärriktning, travers- long) och resultat av korrosionsprovning anges i tabell I.

Det framgår att sträckgränsen och brottgränsen vid värmebehandlingà enligt uppfinningen är väsentligt högre än 95% av motsvarande värden i tillståndet T6.

Exempel 2 Plåt med tjockleken 8 mm av legering 7475 behandlades, i T35l-till- ståndet, genom trefaldig anlöpning i olika medier (saltbad eller olja) vid olika temperaturer BF vid den intermediära anlöpningen, under de betingelser som anges i tabell II. Man genomförde även T65l-behandling för jämförelse.

Resultaten beträffande hållfasthetsegenskaperna (i lång tvärriktning) och skiktkorrosionsprovning anges i tabell II.

Det framgår att mycket höga värden för R(T) (försök N eller mycket låga värden för R(T) (försök B) medför en dålig kompromiss mellan 447 132 hållfasthet och korrosionsbeständighet. Försök C enligt uppfinningen ger däremot en tillfredsställande kompromiss.

Exempel 3 _ Plåt med tjockleken 8 mm av legering 7475 i T35l-tillståndet behand- lades på följande sätt: Försök A: Konventionell homogenisering vid 460°C Konventionell upplösningsbehandling (maximitemperatur 468°C) Anlöpning enligt uppfinningen under de i exempel 2 angivna betingelserna Försök B och C: Konventionell homogenisering vid 460°C Speciell upplösningsbehandling vid 5l5°C under de betingel- ser som anges i franska patentskriften 2 278 785 Konventionell anlöpning enligt T765l (försök B) eller an- löpning enligt uppfinningen (försök C).

Anlöpningarna avbröts vid uttagning från saltbadugn.

Försök D. Speciell homogenisering vid 5l5°C, Speciell upplösningsbehandling vid 5l0°C, Anlöpningsbehandling enligt uppfinningen.

Resultaten anges i tabell III.

\\ Det framgår att hållfasthetsegenskaperna (sträckgränsen,brottgränsen, segheten Kc) förbättras vid användning av värmebehandling innefattan- de upplösningsbehandling och homogenisering enligt franska patent- skriften 2 278 785 i kombination med anlöpningsbehandlingen enligt L uppfinningen.

Exempel 4 Plåtar med tjockleken 5 m av legeringen 7049 i tillståndet T-351 behandlades på följande sätt: Försök A (tillstånd Ts51)= anlöpning 48 n vid 12o°c, Försök B (tillstånd T735l): anlöpning 24 h vid l20°C + l6 h vid l60°C, Försök C (enligt uppfinningen): - förbereaanae anlöpning 4 h vid 12o°c, - intermediär anlöpning: i genommatningsugn inställd på en utmat- ningstemperatur på 2I5°C, genomatningstid 2 min och 15 sek (genom- matningshastighet 15 m/min, kylning i luft, R:0,8l), - avslutande anlöpning: 24 h vid l20°C. 9 447 132 Tabell IV visar förbättringen, i förhållande till det aktuella tillståndet T7351, av draghållfasthetsegenskaperna uppmätta i den långa tvärriktningen samt av skiktkorrosionsbeständigheten hos plåtar (test EXCO) som behandlas enligt uppfinningen. _ ___-_... ..-..__..._-_._._....- .. ._ _ 10 60. o u? ä .uwäcfi mfinmfiä mfiwmfiqâowøwa ABB wßfifim H mfifiïæßwa cwmøflsfiëwwn »mflcw EE ä man? .mmm H. flâmumflfifiß CC 73 E. ñov mafiflšš v93 fl 3.

A3 447 132 H .HQWNQE Små 0.2 än OS - - 1 1 - 1 ä 02 G5 áom må å. š S mi. ä; :ä 3 SN š _. _. u .SP ä: än WS i OS 8.0 ¶ .m 0:... 9 . N 02 m.

Bm m5 sm Nä ä 02 S; :Sa m: 2 . N å. < w må _ .äs š nå Q vfiwmaë, 60, ëš ä nä Aooš 3%: a E m5 mm I mm :HE n. .ä > E Hm pwnmfiëflm , ufizßnznßøfiw cEEæFÉ äfiBEwmqH .ämfiwmumm lwnmccflmounoxušm 1.: :wc xnmwuwwwunmmmmfifimm m; Ucïrcmsmßucfiämflâ xmmuwm 447 132 11- HmwH. wufiwflmflfiflw AOV :wmfišflnxmwn ubfifim øëm >m o©Hw> ä: MwHO N O .uflmw H m AOV väwflähšmš. 53 fl ä ÛOV w Uflw atv Gwgü mcflcmßfiflm 23 _ mfiww i Em <3 1 .. 1 .. | .. ä 0.2 É n wa QE Sw M5 3 02 E; :Sa Nä w ~ 02 U mfiwø än: Nä NS _. ._ šd n.. SN o N Gå m. va.. üï âw 02 ä 02 âa .m SN w N å. < w ä: må ga A00, š ämšëv Sov É ê Sov a sm Nå mm mv mm Ém ß _ mw S: I Hm u: .f Em :EE 5 vzwcmmflcmlwmwwwñwwcfi . :mwfimmuwm önwaoäofiošñxw ä ämfiwzwmwflwfiwmwflflmm 3 ïflëåwnwmqëmwfiä i! ämaë HH .Hummaßfi TT» f 12 _ _ mom v: NJ» mmm www í *N Oww mNJ. umsfi .. m5.. .N w omr í .fifiwfiumåw m må . 2.: fiï .. än 93 u ä 8., ä; fiš o BN àma N oï Swfläm. U vä Pt.m¿. äm Nä mf 8_ - - - - - < 02 .nfiæâw = nä. s; vf sm nä ä 02 2; ä: o NK m: N 0.2 .âflnwßflovà < - f, EÉÉ w . S: ma: Ev _ 62 _ o fiwfimwæ 6% NBÃÉVW EV Gav "__ ß . M W . _ . _ U _ _ m m q N ._ m ¶ S? n FE ¶ n w UM N 4 W Em w .mio mmm mu. mm FEM .šaæx ä? m .uuwnmmn .nu Hm .V _.. _ _ _ .mficmmflšnflw m mäficmßflflm .HmflflmÉwunH :Gmwflfimumm öuxm äwfl U _ _ % ...A m nofimouuoxuxfixwm :wwuflbmflvwfimmmflfimm mnflcmoš ._ nmodwm muæw s IMHÛM 447 132 HHH Qwfimmífi 447 132 >H .Hfimmdß Efifiwgwßxdza m v 8 flfi _ M3 Nä u cwnfi.. m w wäušs v Em mf. 9% mä öfimoüoäxfixw SB ämm EB maa mflfifiwuwßåäm. womflwøøa ß _ o i Nå .Sw < nsâó Ûåó äoxë oflwofiox .w 4 Nómm ...å Lšfim »å »EJ , ¶ b mnñumwm mflüfixfihuwfiv mflmfi .w Hwmmxmnwmmmuwfimmmfldwm Mwmnwh

Claims (10)

1. 447 132 Patentkrav l. Förfarande för värmebehandling av en tunn produkt med en ekvivalent tjocklek understigande 15 mm av en aluminiumlegering tillhörande serien 7000 av typen Al-Zn-Mg-Cu innehållande 0,4-5 viktprocent koppar för framställning av en produkt vars mekaniska hållfasthetsegenskaper, såsom brottgräns och sträckgräns är bättre än 95% av de värden som produkten uppnår vid konventionell behandling av typen "T6" och vars spänningskorrosionsbeständighet eller skikt- korrosionsbeständighet är åtminstone lika god som det värde som produkten uppnår vid konventionell behandling av typen “T73" och bättre än det värde som uppnås genom konventionell behandling av typen “T76", innefattande upplösningsbehand- ling, hastig kylning och anlöpning, varvid anlöpningen innefattar tre steg: - en förberedande anlöpning inom temperaturområdet 100-l50°C under en tidrymd mellan 5 min och Zóh, en intermediär anlöpning, en avslutande anlöpning under 2-48h tid mellan 100 och l60°C, k ä n n e t e c k n a t därav, att den intermediära anlöpningen innefattar temperaturhöjning med en hastighet överstigande l°C/min inom temperaturområdet 150-l90°C följt av en utveckling av temperaturen (6) hos produkten såsom en funktion 6(t) av tiden (t), innefattande minst en del vid en temperatur över- stigande l90°C under en total tidrymd T så att värdet av funktionen: 1010 r _ 13400 R (T) :Ü 08 9 dt ligger mellan 0,5 och 1,5, varvid: T är den totala tidrymden (i sekunder) vid detta steg, räknat utgående från den tidpunkt när temperaturen hos produkten för första gången under temperatursteg- ringen överstiger l90°C, O(t) är temperaturen i °K hos den kallaste punkten i produkten överstigande 463°K (i90°C) och understigande 523°K (250°C), och företrädesvis under- stigande 508°K (235°C), t är tiden i sekunder. IG 447 132

2. Förfarande enligt krav 1, varvid den intermediära anlöpningen inne- fattar en isotermisk vïrmebehandling vid en temperatur 6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att varaktigheten av denna isotermiska värmebehandling under- stiger en tidrymd To (i min), som definieras av formeln: 34 logTo = 225 - 6 med 6 i °C.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att att man efter anlöpningsbehandlingen underkastar produkten en avspänningsbehand- ling genom kallbearbetning, varvid värdet av R ligger mellan 0,5 och 1,25.

4. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att värdet av R(T) motsvarar följande: 0,75

5. S. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att värdet av R(T) motsvarar: 0,5(R((T) 1.

6. Förfarande enligt något av kraven l-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att man omedelbart före och/eller efter den intermediära anlöpningen bringar produkten att uppnå en temperatur som understiger eller är lika med temperaturen vid omedelbart föregående behandlingssteg, i synnerhet rumstemperatur.

7. Förfarande enligt något av kraven l-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att minst två av de tre anlöpningsstegen genomförs kontinuerligt.

8. Förfarande enligt något av kraven l-7, k ä n n e t e e k n a t därav, att anlöpningen föregås av en hastig kylning som genomföras från en upplösninge- temperatur mellan Gp, smältpunkten för metastabila eutektika, och Bs, temperatu- ren för begynnande smältning av legeringen under jämviktsbetingelser (solidus).

9. Förfarande enligt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a t därav, att behandlingen före anlöpningen innefattar en homogenisering som genomförs vid en temperatur mellan Gp och Os.

10. Förfarande enligt något av kraven 1-9, k ä n n e t e c k n a t därav, att värmebehandlingen vid anlöpningen begränsas till de två första stegen.