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]
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.
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.
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.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das Erhitzen
und Aufrechterhalten der Behandlung bei einer Temperatur zwischen 240 – 340°C
liegt.