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Dokumentenidentifikation DE69827404T2 27.10.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001021582
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON BLECH AUS ALUMINIUM-LEGIERUNG
Anmelder Nippon Light Metal Co. Ltd., Tokio/Tokyo, JP;
Alcan International Ltd., Montreal, Quebec, CA;
Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder MORIYAMA, Takeshi, Nagoya-shi, Aichi-ken 468-0069, JP;
WYCLIFFE, Paul, Kingston, CA;
LLOYD, James, David, Bath, CA;
HAYASHI, Noboru, Kawachi-gun, Tochigi-ken 329-1115, JP;
YASUNAGA, Kunihiro, Kanuma-shi, Tochigi-ken 322-0012, JP;
ZHAO, Pizhi, Fuji-shi, Shizuoka-ken 416-0931, JP
Vertreter G. Koch und Kollegen, 80339 München
DE-Aktenzeichen 69827404
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.09.1998
EP-Aktenzeichen 989418116
WO-Anmeldetag 10.09.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/JP98/04079
WO-Veröffentlichungsnummer 0099013124
WO-Veröffentlichungsdatum 18.03.1999
EP-Offenlegungsdatum 26.07.2000
EP date of grant 03.11.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.2005
IPC-Hauptklasse C22F 1/047

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Blechs aus einer Al-Mg Legierung, das einen verbesserten Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse aufweist und eine verbesserte Formfestigkeit nach dem Pressen besitzt.

Stand der Technik

Bleche aus Aluminium-Legierungen sind gewichtsmäßig leicht im Vergleich mit Stahlblechen und besitzen eine gute Verformungsfähigkeit und daher werden sie heutzutage an Stelle von Stahlblech für Teile von Karosserieblechen für Kraftfahrzeuge, für Rundstrukturen, für Schiffsbauteile und dergleichen eingesetzt. Wegen ihrer großen Festigkeit und ausgezeichneten Verformungsfähigkeit wird eine Legierung der Al-Mg-Type (JIS Typ 5000 Series) vorgeschlagen, als typisch anwendbar auf die oben erwähnten Bleche aus Aluminiumlegierung.

Die Al-Mg-Legierung hat jedoch das Problem, dass nach Ablauf einer verlängerten Zeitdauer nach der Deformation die Legierung dazu tendiert, die &bgr; Phase (Al2Mg3) vorzugsweise in Form eines Films an der Korngrenze auszufällen und dies führt zu Spannungskorrosionsrissen. Es sind verschiedene Techniken entwickelt worden, um dieses Problem zu lösen. Beispielsweise beschreibt die Japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift No. 4-187748 ein Verfahren zur Erzeugung eines Blechs aus einer Aluminiumlegierung für Kraftfahrzeuge, welches einen hohen Widerstand gegenüber Spannungskorrosionsrissen aufweist. Das Verfahren umfasst die Homogenisierung eines Aluminiumlegierungsblocks, der Magnesium in einer Menge von 3,5 bis 5,5 Gew.-% aufweist, wobei der Block zunächst warmgewalzt und dann kaltgewalzt wird, und das so hergestellte Blech ohne weiteres Kaltwalzen geglüht wird, wobei das geglühte Blech 0,5 bis 24 Stunden bei einer Temperatur zwischen 150 bis 230°C gehalten wird. Zum gleichen Zweck beschreiben JP5-179413A oder JP63-255346A ein Verfahren, bei dem ein Aluminiumlegierungsblock nach dem Guß homogenisiert, heißgewalzt und dann kaltgewalzt wird, worauf ein Glühen und eine langsame Abkühlung des so geschaffenen Blechs erfolgt.

Um nach der Formgebung die Formgestalt eines Blechs aus einer Al-Mg-Legierung aufrechtzuerhalten, nämlich um die Formfestigkeit aufrechtzuerhalten, ist es erforderlich, dass die Prüfspannung (oder die 0,2 % Fließgrenze) eines solchen Blechs so klein als möglich gehalten wird. Zu diesem Zweck ist ein spezielles Verfahren in der geprüften Japanischen Patent-Veröffentlichung No. 6-68146 beschrieben. Dieses bekannte Verfahren umfasst ein kaltgewalztes oder heißgewalztes Blech oder einen kontinuierlichen Strangguß einer Al-Mg-Legierung, die Magnesium in einer Menge von 2 und 6 Gew.-% enthält, wobei das kaltgewalzte Blech rekristallisiert, abgeschreckt und einer Lösungswärmebehandlung unterworfen wird, wobei eine schnelle Erhitzung und schnelle Abkühlung erfolgt, worauf ein Glühen und eine Korrekturbehandlung des resultierenden Blechs durchgeführt wird. Wenn bei einem solchen Verfahren die Erwärmungstemperatur nach der Korrektur auf einen Bereich zwischen 60 und 200°C eingestellt wird, dann wird die Erhitzung und Abkühlung mit einer Rate von 4 × 10–3 °C/sec oder darüber durchgeführt. Im Fall einer Erwärmungstemperatur von 200 auf 360°C wird die Erhitzung und Abkühlung mit einer Rate von 1,225 × 10–3T – 0,241 °C/sec oder mehr durchgeführt, wobei T die Erhitzungstemperatur ist, wobei diese Definition als solche in den folgenden Fällen angewandt wird. Alternativ wird eine Wärmebehandlung 105 Sekunden oder weniger im Fall einer Erhitzungstemperatur von 60 auf 160°C durchgeführt, für –5,33 × 105T + 9,5 × 105 Sekunden oder weniger im Fall einer Erhitzungstemperatur von 160 auf 175°C, für –1,65 × 10T + 4,89 × 104 Sekunden oder weniger im Fall einer Erhitzungstemperatur von 175 auf 290°C und für –7,14T + 3,07 × 103 Sekunden oder weniger im Fall einer Erhitzungstemperatur von 290°C auf 360°C. Auf diese Weise wird ein Aluminiumlegierungsblech erzeugt, das für die Automobilfabrikation geeignet ist, und eine hohe Festigkeit und gute Verformbarkeit aufweist.

Ein aus einer Al-Mg-Legierung bestehendes Blech, das durch Strangguß und Walzen nach dem obigen Verfahren hergestellt wurde, hat jedoch den Nachteil, dass es wenn es der Wärmebehandlung unterworfen wird, keinen genügenden Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse und eine entsprechende Verminderung der Prüfspannung aufweist.

Beschreibung der Erfindung

Unter Berücksichtigung der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Blechs aus einer Aluminiumlegierung, das aus einem Strangguß und Walzen gefertigt ist und ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich eines Widerstands gegen Spannungskorrosionsrisse aufweist, und eine gute Formfestigkeit besitzt.

Bei den Recherchen die durchgeführt wurden, um diese Probleme zu lösen und die schließlich zur vorliegenden Erfindung führten, haben die Erfinder erkannt, dass im scharfen Gegensatz zu konventionellen Produktionsverfahren eines Blechs aus einer Al-Mg-Legierung ein durch Strangguß und Walzen erzeugtes Al-Mg-Legierungsblech bei einer sehr viel höheren Temperatur stabilisiert werden kann, wenn dann eine sehr viel langsamere Abkühlungsrate erfolgt, um die Abkühlung derart zu erreichen, dass der Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse verbessert wird und die Prüfspannung vermindert wird und die Formsteifigkeit nach dem Pressen verbessert wird. Das Blech aus einer Al-Mg-Legierung, welches durch Strangguß und Walzen hergestellt wurde, wird keiner Homogenisierungsbehandlung ausgesetzt und demgemäß wird das Magnesium veranlaßt, sich bis zu einem merklichen Ausmaß zu trennen. Dies bedeutet, dass die Empfindlichkeit gegenüber Spannungskorrisionsrissen durch die Behandlung bei jenen Aufheiztemperaturen und Kühlraten, die üblicherweise verwendet werden, umgekehrt nachteilig erhöht wird. Im einzelnen heißt dies: Magnesium würde vermutlich kontinuierlich, als &bgr; Phase längs der zugeordneten Korngrenze, in einem merklich abgetrennten Bereich ausgefällt, an dem Spannungskorrosionsrisse stattfinden könnten. Dieses Problem kann gelöst werden durch Anwendung des durch die vorliegende Erfindung geschaffenen Verfahrens; das heißt die &bgr; Phase wird veranlaßt, sich diskontinuierlich in einem Blech aus einer Al-Mg-Legierung auszufällen, das einen kleinen Gehalt an Magnesium aufweist und durch Strangguß und Walzen hergestellt wurde. Ein derart spezielles Verfahren führt zu einem hohen Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse, zu einer niedrigen Prüfspannung und einer guten Formfixierbarkeit nach dem Pressen.

Gemäß vorliegender Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus einer Aluminiumlegierung, mit verbesserter Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse und einer verbesserten Formfixierbarkeit. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Glühen eines stranggegossenen und gewalzten Blechs aus einer Aluminiumlegierung, die Magnesium mit einem Gehalt von 3 bis 5 Gew.-% aufweist; Verformungskorrigieren des geglühten Blechs durch Walzen oder Strecken; Erhitzen des verformungskorrigierten Blechs bei einer Temperatur, die aus einer voreingestellten Temperaturzone ausgewählt ist, wobei die voreingestellte Temperaturzone auf eine derartige Weise definiert ist, dass ein rechteckiges Koordinatensystem mit einer Abzissenachse der Wärmebehandlungstemperatur (°C) und einer Ordinatenachse der Kühlungsrate (°C/sec) aufgetragen wird, wobei ein Erhitzungstemperaturbereich durch Verbinden einer Geraden zwischen Koordinate (240, 5,0 × 10–3) und Koordinate (340, 2,5 × 10–3), einer Geraden zwischen der Koordinate (240, 1,0 × 10–3) und Koordinate (340, 1,0 × 10–3), einer Geraden zwischen Koordinate (240, 5,0 × 10–3) und Koordinate (240, 1,0 × 10–3) und einer Geraden zwischen Koordinate (340, 2,5 × 10–3) und Koordinate (340, 1,0 × 10–3) umgeben ist; das erhitzte Blech wird bei der gewählten Temperatur eine Stunde lang oder länger gehalten; und schließlich wird das sich ergebenden Blech bei einer Abkühlungsrate, die der voreingestellten Temperaturzone entspricht, abgekühlt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine graphische Darstellung einer begrenzten Zone, die nützlich ist für die Endwärmebehandlung zwischen der Stabilisierungstemperatur und der Abkühlungsrate.

Bester Modus zur Durchführung der Erfindung

Eine Aluminiumlegierung, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurde, ist eine Al-Mg-Legierung mit 3 bis 5 Gew.-% Magnesium. Ein Magnesium-Gehalt von wenigstens 3 Gew.-% führt zu einer hohen Festigkeit und einer genügenden Druckformbarkeit. Unterhalb von 3 Gew.-% Magnesium ist die Legierung weniger wirksam bei der Erzielung dieser Ergebnisse. Umgekehrt führt ein Gehalt über 6 Gew.-% Mg zu einer zu hohen Festigkeit gegenüber der Verformung des Bleches, wie Walzen, Biegen und dergleichen, und außerdem wird hierbei das Blech empfindlich gegenüber Spannungskorrosionsrissen, und schließlich wird es schwierig, die stabile Qualität des fertigen Bleches über eine ausgedehnte Zeitdauer aufrechtzuerhalten, und außerdem sinkt die Formfixierbarkeit. Infolgedessen sollte der Gehalt von Magnesium zwischen 3 und 5 Gew.-% betragen.

Das vorstehend erwähnte stranggegossene und gewalzte Blech wird aus einer stranggegossenen Aluminiumlegierung hergestellt, die Magnesium mit einem Gehalt von 3 bis 5 Gew.-% in einer Bramme enthält, und indem die sich ergebende Bramme sofort auf eine bestimmte Blechdicke ausgewalzt wird. Dieses stranggegossene und gewalzte Blech wird zur Erweichung geglüht und dann spannungskorrigiert. Um ausreichende Verbesserungen im Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse und eine gute Formfixierbarkeit zu erhalten, soweit es das bis zu diesem Schritt hergestellte Blech betrifft, erfolgt eine Wärmebehandlung und eine Aufrechterhaltung und eine nachfolgende langsame Abkühlungsbehandlung, worauf das Magnesium, das im Blech abgesondert ist, adäquat als &bgr; Phase längs der Korngrenzen in Form von Partikeln ausgefällt wird.

Die Wärmebehandlung und die Aufrechterhaltung, wie dies oben erwähnt wurde, werden durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 240°C und 340°C durchgeführt, und indem jene Temperatur während einer Stunde oder länger aufrechterhalten wird. Der Erhitzung und der Aufrechterhaltung der Erhitzung folgt eine langsame Abkühlungsbehandlung, die gewährleistet, dass das Magnesium, das beim Stranggießen abgetrennt wurde, betriebssicher in Form von Partikeln längs der Korngrenzen ausgefällt wird. Die beiden Behandlungsmethoden ergeben nicht nur eine niedrige Prüfspannung und eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Spannungskorrosionsrissen, sondern schaffen auch eine günstige Formfixierbarkeit, die wirtschaftlich durchgeführt werden kann.

Die langsame Abkühlungsbehandlung, wie sie oben erwähnt wurde, wird mit einer Rate durchgeführt, die aus einer vorbestimmten Abkühlzone ausgewählt wurde, um einer voreingestellten Wärme und Aufrechterhaltungs-Temperaturzone zu entsprechen. Die Wärme und Aufrechterhaltungs-Temperaturzone werden derart definiert, dass ein rechteckiges Koordinatensystem gezogen wird, mit einer Abzissenachse der Temperatur (°C) und einer Koordinatenachse der Kühlrate (°C/sec), einem Erhitzungstemperaturbereich, der durch Verbindung einer geraden Linie zwischen der Koordinate (240, 5,0 × 10–3) und der Koordinate (340, 2,5 × 10–3), einer Geraden zwischen der Koordinate (240, 1,0 × 10–3) und der Koordinate (340, 1,0 × 10–3), einer Geraden zwischen der Koordinate (240, 5,0 × 10–3) und einer Koordinate (240, 1,0 × 10–3), und einer Geraden zwischen der Koordinate (340, 2,5 × 10–3) und einer Koordinate (340, 1,0 × 10–3) gebildet wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können andere Legierungselemente außer Magnesium erforderlichenfalls vorhanden sein. Wenn eine höhere Festigkeit benötigt wird, kann eines oder es können mehrere der folgenden Elemente Cu, Fe, Mn, Zn, Cr, Zr und V zugesetzt werden, und zwar jeweils in einer Menge zwischen etwa 0,1 bis 2 Gew.-%. Eine Rissebildung während des Stranggießens kann durch Zusatz von Ti in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-%, oder von Ti in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder weniger kombiniert mit B in einer Menge von weniger als 0,05 Gew.-% vermieden werden. Wenn die geschmolzene Legierung aus einer Aluminiumlegierung gewonnen wird, dann können Verunreinigungselemente, die in dem ungeschmolzenen Barren oder in dem zurückgeführten Schrott enthalten sind, als zulässig angesehen werden, solange sie in den Grenzen liegen, die durch JIS Typ 5000 Series vorgeschrieben sind.

Nunmehr wird die Erfindung mit größeren Einzelheiten, unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines hierdurch erzeugten Bleches aus einer Aluminiumlegierung, beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein Aluminiumlegierungsblech durch Strangguß einer Aluminiumlegierung gewählter Zusammensetzung zu einer Bramme von 5 bis 30 mm Dicke, unter Benutzung eines Stranggußverfahrens, beispielsweise eines Doppel-Walzenverfahrens, eines Riemengußverfahrens, eines 3C Verfahrens oder dergleichen, und durch unmittelbar anschließendes Auswalzen der Bramme mittels Warmwalzen und Kaltwalzen hergestellt werden, oder auch durch Kaltwalzen allein, um dadurch ein Blech zu erzeugen, das eine vorbestimmte Dicke hat. Erforderlichenfalls kann ein Glühvorgang durchgeführt werden, nachdem der Warmwalzvorgang vollendet ist, oder während das Kaltwalzen durchgeführt wird. Nach dem End-Glühen zur Rekristallisation und Erweichung bei der Rekristallisationstemperatur wird eine Korrekturbehandlung, die als "Leveling" bezeichnet wird, als Flachrollen oder Strecken mit einem Dickenverlust von etwa 0,5 bis 2 derart durchgeführt, dass die verminderte Flachheit eliminiert wird, die während des Kaltwalzens und der Glühbehandlung erzeugt wurde.

Diese Glühbehandlung soll das kaltgewalzte Blech rekristallisieren, um die Formfähigkeit zu verbessern. Zu diesem Zweck kann eine kontinuierliche Glühung oder eine Chargenglühung benutzt werden. Die kontinuierliche Glühung kann ein Abwickeln umfassen und eine Bearbeitung kann bei einer Temperatur zwischen 450°C und 530°C während einer Aufrechterhaltungszeit von etwa 1 Sekunde bis 10 Minuten durchgeführt werden, mit einer Erwärmungsrate von 5°C/sec oder mehr, um eine Erweichungsbehandlung durch Rekristallisation zu erreichen. Dieser Modus des kontinuierlichen Glühens ermöglicht eine Verkürzung der Glühbehandlung und es wird außerdem ein Wachstum der Rekristallisationskörner und demgemäß eine gröbere Ausbildung der Körner verhindert. Eine geringere Aufrechterhaltungszeit von weniger als 5°C/sec oder einer längeren Aufrechterhaltungszeit als 10 Minuten verursacht ein gröberes rekristallisiertes Korn, was eine schlechtere Formfähigkeit zur Folge hat.

Durch Chargen-Glühen kann die zugeordnete Rolle in einem Glühofen behandelt werden, wodurch eine Enthärtungsbehandlung durch Rekristallisation bei einer Temperatur zwischen 300°C und 400°C durchgeführt wird, bei einer Aufrechterhaltungszeit zwischen 10 Minuten und 5 Stunden, mit einer Erwärmungsrate von etwa 40°C/sec. Höhere Glühtemperaturen als 400°C oder längere Aufrechterhaltungszeiten als 5 Stunden bewirken ein gröberes rekristallisiertes Korn und demgemäß eine beeinträchtigte Formbarkeit und auch eine Verdickung des Oxidfilms auf der Oberseite des Bleches. Niedrige Glühtemperaturen unter 300°C oder kürzere Aufrechterhaltungszeiten als 10 Minuten sind für die Rekristallisation nicht wirksam.

Unabhängig davon welcher Modus des Glühens durchgeführt wird, so wird das fertige Blech während des Kaltwalzens und des Glühens gestreckt, wodurch die Flachheit gestört wird. Wenn es so benutzt wird, dann wird das Blech fehlerhaft und besitzt eine ungünstige Form während des Preßvorgangs. Demgemäß wird das Blech in Form einer Rolle oder eines Bandes einer Streckkorrekturbehandlung, beispielsweise durch wiederholtes Biegen in Verbindung mit der Benutzung einer Ausgleichswalze, unterwofen, so dass die Verzerrung des Bleches korrigiert wird und das Blech wieder flach ist.

Das stranggegossene und gewalzte Blech wird keiner Homogenisierungs-Behandlung unterworfen. Aus diesem Grund sondert sich Magnesium in einem großen Umfang ab, und infolge der Änderung der Eigenschaften mit der Zeit nach dem Stanzen, wird die &bgr; Phase vorzugsweise in kontinuierlicher Form längs der Korngrenzen derart ausgefällt, dass das Blech höchst empfindlich ist für Spannungskorrosionsrisse, wie oben erwähnt. Außerdem entspricht die Korrekturbehandlung nach der Glühbehandlung einem gewissen Kaltwalzvorgang, und dies führt zu einer verbesserten Prüfspannung und demgemäß zu einem verbesserten Rückfedern und auch zu einer Verminderung der Formfixierbarkeit. Um den Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse und die Formfixierbarkeit zu verbessern, sollte das korrektur-behandelte Blech durch eine Wärmebehandlung und Aufrechterhalten der Wärmebehandlung sowie langsames Abkühlen stabilisiert werden. Diese Behandlung und/oder ein langsames Abkühlen wird durchgeführt, um abgesondertes Magnesium als &bgr; Phase in Form von Partikeln auszufällen.

Die beiliegende Zeichnung repräsentiert graphisch eine begrenzte oder spezifizierte Zone, die für die Stabilisierungsbehandlung zwischen Stabilisierungstemperatur (°C) und Abkühlrate (°C/sec) nützlich ist. Bei der Durchführung der Stabilisierungsbehandlung wird zunächst das Erhitzen und das Aufrechterhalten der Behandlung während einer Stunde oder länger bei einer gegebenen Temperatur zwischen 240°C und 340°C durchgeführt, um eine vollständige Eliminierung jener Fehlstellen zu bewirken, die von der Korrektionsbehandlung, wie oben erwähnt, herrühren. Danach erfolgt eine langsame Abkühlung. Im einzelnen wird die Wärmebehandlung und die Aufrechterhaltung während einer Stunde oder länger bei einer Temperatur in dem oben erwähnten Bereich gemäß der Graphik der Zeichnung durchgeführt, und es wird danach eine langsame Abkühlungsbehandlung mit einer Abkühlrate durchgeführt, die als Koordinatenachse dient, und gemäß einer vorgewählten Temperaturzone, wobei die Temperaturzone in der Weise definiert ist, dass ein rechteckiges Koordinatensystem gezogen wird, mit einer Abzissenachse der Stabilisierungsbehandlungstemperatur (°C) und einer Koordinatenachse der Abkühlungsgeschwindigkeit (°C/sec), einem Erhitzungstemperaturbereich S (schraffiert), der umgeben ist durch Verbindung einer geraden Linie zwischen der Koordinate B (240, 5,0 × 10–3) und der Koordinate C (340, 2,5 × 10–3), einer Geraden zwischen der Koordinate A (240, 1,0 × 10–3) und der Koordinate D (340, 1,0 × 10–3), einer Geraden zwischen der Koordinate B (240, 5,0 × 10–3) und der Koordinate A (240, 1,0 × 10–3), und einer Geraden zwischen der Koordinate C (340, 2,5 × 10–3) und der Koordinate D (340, 1,0 × 10–3). Im Fall einer Wärmebehandlung und Aufrechterhaltung der Behandlung bei 290°C während einer Stunde, kann die Abkühlrate für eine langsame Abkühlbehandlung als ein numerischer Wert zwischen den Koordinaten E und G eingestellt werden, das heißt in dem Bereich zwischen 3,75 × 10–3 bis 1,0 × 10–3/sec.

Sowohl das Erhitzen als auch die Aufrechterhaltungsbehandlung und die langsame Abkühlbehandlung sind erforderlich, um wirksam Magnesium, das während des Stranggusses merkbar abgetrennt wird, adäquat längs der Korngrenzen abzuspalten, wodurch die Empfindlichkeit des resultierenden Bleches gegenüber Spannungskorrosionsrissen eliminiert und die Prüfspannung eines solchen Bleches vermindert wird, was dessen Formfixierbarkeit verbessert. Eine niedrigere Wärmetemperatur als 240°C und Abkühlgeschwindigkeiten über der oberen Grenze, nämlich jene, die über der Gerade B – C in der Zeichnung liegen, liegen außerhalb der erwähnten Vorteile. Höhere Temperaturen als 340°C ermöglichen eine Sättigung der Wirkung der Eliminierung der durch die Stresskorrektur eliminierten Spannung, wodurch schließlich keine besseren Ergebnisse auf Kosten einer Erschwerung erlangt werden. Ferner bewirken Abkühlungsraten unter dem unteren Grenzwert, nämlich jene, die unterhalb der Geraden A–D in der Zeichnung liegen, eine längere Verarbeitung, was die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird weiter durch jene Beispiele veranschaulicht, welche in den Tabellen 1 bis 4 dargestellt sind.

Eine geschmolzene Legierung wurde in üblicher Weise durch Entgasen, durch Filtern und dergleichen hergestellt. Die geschmolzene Legierung wurde einem Stranggußverfahren und einem Walzvorgang unterworfen, wodurch zwei unterschiedliche Typen von stranggegossenen und gewalzten Blechen erhalten wurden, deren Legierungs-Zusammensetzungen in der Tabelle 1 dargestellt sind. Unter den Herstellungsbedingungen und Wärmebehandlungs-Bedingungen gemäß Tabelle 2 wurden die beiden stranggegossenen und gewalzten Bleche in Bleche gemäß der Erfindung umgewandelt. Jene Blechverarbeitungs- und Behandlungsbedingungen wurden in vier Gruppen unterteilt, nämlich die Gruppen A, B, C und D. Die Produktbleche wurden als vergleichende Beispiele in gleicher Weise aus stranggegossenen und gewalzten Blechen unter Herstellungsbedingungen und Wärmebehandlungsbedingungen gemäß Tabelle 3 hergestellt. Diese Blechverarbeitungsbedingungen und Wärmeverarbeitungs-Bedingungen wurden in sechs Gruppen, nämlich die Gruppen E, F, G, H, I und J unterteilt.

Wie in den Tabellen 2 und 3 dargestellt wurden Brammen gegebener Dicke, die im Strangguß hergestellt waren, direkt ohne Schälen oder Durchwärmung in 1,0 mm dicke Bleche ausgewalzt. Einige der Brammen wurden intermittierend geglüht (rekristalliert), während der Kaltwalzvorgang erfolgte, und einige wurden direkt dem Kaltwalzvorgang unterworfen. ohne dass ein Zwischenglühen stattfand. Danach wurden das 1,0 mm dicke, kaltgewalzte Blech schnell von Raumtemperatur auf 500°C mit einer Erhitzungsrate von 200°C/sec erhitzt und 2 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten und danach wurde das geglühte Blech mit einer Abkühlrate von 40°C/sec abgeschreckt. Die Fehlstellen der Flachheit des Bleches, die durch Abkühlung in der vorherigen Stufe verursacht waren, wurden unter Benutzung einer Ausgleichspannwalze korrigiert und dann wurde die Stabilisierungsbehandlung während einer Stunde unter den Bedingungen einer Stabilisierungsbehandlungstemperatur und einer Abkühlgeschwindigkeit durchgeführt, die durch die angegebene Zone S (schräg schraffiert) in der Zeichnung definiert ist.

Die gemessenen mechanischen Eigenschaften und der Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse der Bleche, die einer Stabilisierungsbehandlung unterworfen wurden, sind in Tabelle 4 angegeben.

Der Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse wurde durch das folgende Verfahren bestimmt.

Das 1,0 mm starke Blech wurde durch Kaltwalzen um weitere 30 % in der Dicke verringert und dadurch wurde ein 0,7 mm dickes Blech erzeugt. Danach erfolgte eine Sensitisierung bei 120°C 168 Stunden lang. Das Blech wurde in 20 mm breite und 83 mm lange Stücke geschnitten, die als Proben hergenommen wurden. Die resultierenden Proben wurden um eine Lehre mit einem Innenradius von 4,5 cm zu einer Schlaufe gebogen. Danach wurden sie mit einer bestimmten Spannung auf der Schlaufe belastet und danach wurden sie kontinuierlich in eine Salzlösung von 3,5 % NaCl bei 35°C eingetaucht. Die Zeit, die erforderlich war bis Risse erschienen wurde gemessen und als Betriebslebensdauer für den Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse bestimmt.

Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, dass 25 Tage oder noch länger vergangen sind, bevor eine Rissebildung bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen auftrat (Gruppen A, B, C und D). Kürzere Zeitperioden von 2 Stunden bis 5 Tagen waren bei Vergleichsbeispielen ersichtlich, bei denen die Stabilisierungsbehandlung weggelassen war (Gruppen E und G), und bei denen niedrigere Temperaturen benutzt wurden, um die Stabilisierungsbehandlung durchzuführen (Gruppen F, H und J), und bei denen eine höhere Abkühlgeschwindigkeit bei der Stabilisierungsbehandlung benutzt wurde (Gruppe I). Demgemäß zeigte es sich, dass die Stabilisierungsbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung von großer Wichtigkeit zur Verbesserung des Widerstands gegen Spannungskorrosionsrisse ist.

Außerdem zeigten die erfindungsgemäßen Beispiele eine niedrigere Prüfspannung als die Vergleichsstücke, was bedeutet, dass erstere bezüglich der Formfixierbarkeit überlegen sind.

Tabelle 1:

Wie vorstehend beschrieben und dargestellt, kann durch das Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumlegierungsbleches gemäß der vorliegenden Erfindung ein stranggegossenes und gewalztes Blech aus einer Al-Mg-Legierung geschaffen werden, das einen geringen Gehalt von Magnesium besitzt und einen verbesserten Widerstand gegenüber Spannungskorrosionsrissen unter Beanspruchung, sowie eine verminderte Prüfspannung und demgemäß eine verbesserte Formfixierbarkeit im Vergleich mit bekannten Verfahren schafft. Das Blech ist geeignet für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Karosserien, Skelettstrukturen, Luftreinigern, Öltanks, Schiffsbauteilen, Metallgehäusen, Haushaltsgeräten usw.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus Aluminiumlegierung mit verbesserter Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse unter Spannung und verbesserter Formfixierbarkeit, welches Verfahren reihenfolglich Folgendes umfasst: Glühen eines stranggegossenen und gewalzten Blechs aus einer Aluminiumlegierung, die Mg bei einem Gehalt von 3 bis 5 Gew.-% aufweist; Verformungskorrigieren des geglühten Blechs durch Walzen oder Strecken bei einem Blechdickenverlust von 0,5 bis 2 %; Erhitzen des verformungskorrigierten Blechs bei einer Temperatur, die aus einer voreingestellten Temperaturzone ausgewählt ist, wobei die voreingestellte Temperaturzone auf eine derartige Weise definiert ist, dass ein rechteckiges Ordinatensystem mit einer Abzissenachse der Wärmebehandlungstemperatur (°C) und einer Ordinatenachse der Kühlungsrate (°C/sec) aufgetragen wird, wobei ein Erhitzungstemperaturbereich durch Verbindung einer Geraden zwischen Koordinate (240, 5,0 × 10–3) und Koordinate (340, 2,5 × 10–3), einer Geraden zwischen Koordinate (240, 1,0 × 10–3) und Koordinate (340, 1,0 × 10–3), einer Geraden zwischen Koordinate (240, 5,0 × 10–3) und Koordinate (240, 1,0 × 10–3) und einer Geraden zwischen Koordinate (340, 2,5 × 10–3) und Koordinate (340, 1,0 × 10–3) umgeben ist; Aussetzen des erhitzten Blechs dem Halten bei der gewählten Temperatur für eine Stunde oder länger; und schließlich Abkühlen des sich ergebenden Blechs bei einer Abkühlungsrate, die der voreingestellten Temperaturzone entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Aluminiumlegierung auch Cu, Fe, Mn, Zn, Cr, Zr und/oder V und in einer Menge zwischen 0,1 und 2 Gew.-% aufweist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die Aluminiumlegierung auch Ti in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-%, gegebenenfalls auch B in einer Menge von weniger als 0,05 Gew.-%, aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das Erhitzen und Aufrechterhalten der Behandlung bei einer Temperatur zwischen 240 – 340°C liegt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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