Diese Erfindung bezieht sich auf Blech-Gegenstände, die aus wärmebehandlungsfähigen
Aluminiumlegierungen hergestellt sind, die für die Fabrikation von beispielsweise
Automobil-Außenbleche geeignet sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf
ein Verfahren zum Produzieren von Blech-Gegenständen dieser Art auf eine Weise,
bei der die nachteiligen Effekte, die durch das natürliche Altern der Gegenstände
bewirkt werden, minimiert werden.
Stand der Technik
Die Automobilindustrie hat, um das Gewicht von Automobilen zu reduzieren,
Stahlbleche immer mehr durch Aluminiumlegierungs-Bleche ersetzt. Bleche mit leichterem
Gewicht helfen selbstverständlich dabei, das Automobilgewicht zu reduzieren, was
den Brennstoffverbrauch reduziert, jedoch bewirkt die Einführung von Aluminiumlegierungs-Paneelen
ihre eigenen Erfordernisse. Um bei Automobil-Anwendungen nützlich zu sein, muss
ein Aluminiumlegierungs-Blechgegenstand gute Umformeigenschaften in dem „wie
geliefert" (durch den Automobilhersteller) T4 Temper-Zustand aufweisen, so dass
er, ohne dabei zu reißen, einzureißen oder sich aufzurauen, gebogen oder wie gewünscht
geformt werden kann. Zur gleichen Zeit muss das Legierungspaneel nach dem Lackieren
und Einbrennen (Einbrennlackieren), welches durch den Automobilteile-Hersteller
durchgeführt wird, eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um den Ausbuchtungen
und anderen Eindrücken zu widerstehen.
Verschiedene Aluminiumlegierungen der AA (Aluminium Association) 2000er
und 6000er Serien kommen üblicherweise für Automobil-Paneelanwendungen in Betracht.
Die AA6000er Serien-Legierungen enthalten Magnesium und Silizium sowohl mit als
auch ohne Kupfer, können jedoch abhängig vom Kupfergehalt als AA2000er Serien-Legierungen
klassifiziert werden. Diese Legierungen sind in dem T4 Temper-Zustand formbar und
werden nach dem Lackieren und Einbrennen im sogenannten T8X Temper-Zustand stärker
(d.h. sie weisen eine „Einbrennlackierungs-Antwort" oder einen Anstieg der
Streckgrenze auf). Eine besonders bevorzugte Legierung dieser Art ist die Legierung
AA6111.
Um das Verständnis zu erleichtern, dürfte eine kurze Erklärung der
verwendeten Terminologie, um den Legierungs-Temper-Zustand zu beschreiben, hier
angebracht sein. Der als T4 bezeichnete Temper-Zustand ist gut bekannt (siehe beispielsweise
Aluminium Standards and Data (1984), Seite 11, von der Aluminium Association veröffentlicht)
und bezieht sich auf eine Legierung, welche in konventioneller Weise erzeugt wurde
(Lösungsglühen, gefolgt vom Abkühlen und natürlichem Altern für 48 Stunden oder
mehr). Dies ist der Temper-Zustand, bei dem Automobil-Blechpaneele normalerweise
zu Teileherstellern zum Ausformen in Außenpaneele und dergleichen geliefert werden.
Beispielsweise beinhaltet die konventionelle Herstellung von konventionellen AA6111-Blechen
in dem T4 Temper-Zustand das Lösungsglühen (unterwerfen einer Lösungs-Glühbehandlung)
des kaltgewalzten Materials zwischen 530 und 560°C in einem kontinuierlichen
Glühofen, das schnelle Abkühlen der Legierung auf eine Temperatur zwischen 35 und
45°C und anschließend das natürliche Altern der Legierung für zwei Tage oder
mehr, bevor das Produkt den üblichen Abschlussoperationen unterworfen wird. Alternativ
kann das Material lösungsbehandelt und zwischen 55 und 85°C aufgehaspelt und
anschließend im Coil auf Raumtemperatur abgekühlt werden, bevor es den Abschlussbehandlungen
unterworfen wird. Das auf diese Weise produzierte Material verhält sich ähnlich
zu dem konventionellen T4 Temper-Blech beim Umformen und Zugtests und zeigt eine
signifikante Verbesserung bei der Einbrennlackierungs-Antwort. Solch ein durch die
alternative Wärmebehandlung produziertes Material wird intern als T4P Temper-Produkt
bezeichnet.
T8 Temper bezeichnet eine Legierung, welche lösungswärmebehandelt,
kalt gearbeitet und anschließend künstlich gealtert ist. Das künstliche Altern beinhaltet
das Halten der Legierung bei einer erhöhten Temperatur oder erhöhten Temperaturen
über eine Zeitdauer. T8X Temper bezeichnet eine Bedingung, bei der T4 Material um
2% gereckt und einer künstlichen Alterung bei 170°C für 20 Minuten oder 177°C
für 30 Minuten unterworfen wurde (was das kommerzielle Umformen und Einbrennlackieren
simuliert).
Eine Legierung, die nur lösungswärmebehandelt und künstlich auf eine
Peak-Festigkeit gealtert ist, wird als in dem T6 Temper-Zustand liegend angesehen.
Es wurde festgestellt, dass konventionell hergestellte 6000er Serien-Legierungs-Blechgegenstände
eine gute Einbrennlackierungs-Antwort direkt nach dem Abschrecken zeigen, jedoch
fällt diese Antwort etwas oberhalb des natürlichen Alterns aus.
Es würde daher vorteilhaft sein, Legierungs-Blechmaterialien der 6000er Serie herzustellen,
die diesen Abfall in der Einbrennlackierungs-Antwort verhindern und eine hohe Streckgrenze
in dem T8X Temper-Zustand beigehalten.
In unserer am 1. April 1997 eingereichten US-Patentnr. 5,616,189 haben
wir Verfahren zum Herstellen eines Aluminium-Legierungsblechs mit T4 und potenziellem
T8X Temper-Zustand beschrieben. Diese Prozesse beinhalten Wärmebehandlungen und
kontrolliertes Abkühlen. Jedoch besteht ein Erfordernis für alternative Verfahren,
da das offenbarte Verfahren nicht immer hochgradig geeignet ist.
Offenbarung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Legierungsblech-Gegenstand
der 6000er Aluminiumlegierungs-Serie herzustellen, der eine wünschenswerte Einbrennlackierungs-Antwort
und hohe Streckgrenze im T8X Temper-Zustand besitzt.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen Wärmebehandlungs-Verfahren
zur Verfügung zu stellen, der die Reduzierung der Einbrennlackierungs-Antwort bei
6000er Aluminiumlegierungs-Serien reduziert oder vermeidet.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Wärmebehandlung eines Blechgegenstands, der aus einer 6000er Aluminiumlegierungs-Serie
hergestellt ist, zur Verfügung gestellt, umfassend das Erwärmen des Aluminiumblech-Gegenstands
bei einer Lösungstemperatur, gefolgt vom Abkühlen des Legierungsblech-Gegenstands;
wobei das Abkühlen des Gegenstands die folgenden Schritte beinhaltet: (1) Abkühlen
von der Lösungstemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 150 – 250°C
bei einer Abkühlrate größer oder gleich 4°C pro Sekunde (vorzugsweise größer
oder gleich 225°C pro Sekunde); (2) weiteres Abkühlen der Legierung bei einer
Temperatur im Bereich von der Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) – (beispielsweise
etwa 20°C) bis 100°C bei einer Abkühlrate von 20 bis 30°C (vorzugsweise
etwa 25°C) pro Minute; und (3) weiteres Abkühlen des Aluminiumblech-Gegenstands,
der eine Temperatur von 55°C oder mehr nach dem Schritt (2) aufweist, auf die
Umgebungstemperatur bei einer Abkühlrate von weniger als 2°C pro Stunde.
Für den Schritt (3) würde der Blech-Gegenstand normalerweise bei der
Temperatur, die dem Schritt (2) folgt, aufgehaspelt, und es würde ihm ermöglicht,
bei der für Schritt (3) angezeigten Abkühlrate abzukühlen. Dieser abschließende
Schritt (3) bewirkt eine künstliche Voralterung der Legierung.
Wenn die Legierung in einer kontinuierlichen Glühlinie (CAL) lösungsbehandelt
wird, die einen Aufheizbereich sowie eine Abschreckbereich beinhaltet, würden die
Schritte (1) und (2) normalerweise ein kontrolliertes Abkühlen innerhalb eines Ofens
erfordern, um die erforderliche geringere Abkühlrate sicherzustellen. Der Schritt
(3) kann in einem konventionellen Speicherbereich einer Produktions-Anlage durchgeführt
werden, vorausgesetzt, dass die Umgebungstemperatur die gewünschte niedrige Abkühlrate
garantiert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann einen Teil eines Verfahrens
für die kontinuierliche Produktion von Legierungsblech-Gegenständen darstellen,
der das Gießen, Homogenisieren sowie Warm- und Kaltwalzen vor der angegebenen Lösungsbehandlung
und Viel-Schritt-Abkühlung beinhaltet.
Die Legierung kann jede der AA6000er Aluminiumlegierungs-Serie sein
und ist am bevorzugtesten eine Legierung, die die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent
aufweist:
Cu 0 bis 1,0%
Mg 0,4 bis 1,1%
Si 0,3 bis 1,4%
Fe 0,1 bis 0,4%
Mn 0 bis 0,45%
Al Rest.
Optional kann die bevorzugte Legierung ebenso kleine Mengen an Zr,
Cr und/oder Ti, die insgesamt nicht nur 0,15% übersteigen, enthalten.
Die am meisten bevorzugteste Legierung ist die Legierung AA6111, die
die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist (Al bildet den Rest)
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt einen Blechgegenstand,
der eine verbesserte Einbrennlackierungs-Antwort aufweist (Anstieg der Steckgrenze
von dem T4 Temper-Zustand, die dem Lackieren und Einbrennen folgt). Verglichen mit
einer identischen Legierung, die durch das konventionelle Lösungsbehandeln, schneller
abschrecken und natürliche Alterungsprozeduren hergestellt ist, durch Reduzieren
der Tendenz des natürlichen Alterns, diese Antwort abzusenken.
Der exakte Mechanismus, der erläutern könnte, warum das erforderliche
geregelte Abkühlen funktioniert, ist noch nicht klar. Jedoch wird derzeit, ohne
dabei an irgendeine besondere Theorie gebunden sein zu wollen, geglaubt, dass das
kontrollierte Abkühlen der Schritte (1) und (2) die Bildung von stabilen Zellkernen
ermöglicht, die die Ausscheidung von feinen kohärenten Partikeln während des künstlichen
Alterungsschritts (Voralterung), die homogen in der Legierungsmatrix verteilt sind,
unterstützen. Im konventionellen Material werden die während des natürlichen Alterns
ausgeformten Zellkerne unstabil und lösen sich während des anschließenden Alterns
bei hoher Temperatur auf. Als Ergebnis wird die Partikelverteilung in der Matrix
grob und dieses bewirkt eine reduzierte Verfestigung im T8X Temper-Zustand, verglichen
mit dem, der von Material erwartet wird, das gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung erzeugt wurde.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung der
Schritte, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt werden;
2 ist ein Diagramm, welches Aufheiz-
und Abkühlkurven von Proben zeigt, wie sie im nachfolgenden Beispiel 1 erläutert
werden; und
3 ist ein Diagramm, welches Veränderungen
der Streckgrenze als Funktion der Zwischen-Abkühltemperatur von Proben, wie sie
in dem nachfolgenden Beispiel 1 erläutert werden, zeigt.
Beste Arten, die Erfindung auszuführen
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die Legierung direkt hartgegossen („direct chill cast"), geschält, zwischen
480 und 580°C für weniger als 48 Stunden homogenisiert, warmkaltgewalzt auf
eine Zwischendicke, kaltgewalzt auf eine Abschlussdicke, zwischen 480 und 580°C
in einem kontinuierlichen Wärmebehandlungs-Ofen (CASH) lösungswärmebehandelt, schnell
in der erforderlichen geregelten Weise abgekühlt, bei einer Temperatur von weniger
als etwa 85°C aufgehaspelt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Das
Material wird dann normalerweise verschiedenen Abschlussoperationen unterworfen,
die das Recken beinhalten, um ein ebenes Blech zum Umformen in Teile zu erhalten.
Paneele, die aus dem Material gemäß dieser Erfindung ausgeformt sind, werden eine
höhere Festigkeit während der Lackierungsaushärtung als konventionelle AA6111 T4
Legierungsblech-Materialien aufweisen. Legierungen mit der daraus resultierenden
Temper-Eigenschaften werden intern als T4CC bezeichnet.
Das Verfahren kann ebenso einen Zwischen-Glühbetrieb zwischen dem
Warmwalzen und dem abschließenden Kaltwalzenbetrieb beinhalten, um rillenfreie,
hochfeste Blechprodukte zu erzeugen (beispielsweise wie in der ebenfalls anhängigen
PCT-Anmeldung mit der Seriennummer PCT/CA98/00109, die am 17. Februar 1998 angemeldet
und am 27. August 1998 als WO 98/37251 veröffentlicht wurde, beschrieben).
Ein alternatives bevorzugtes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung,
welches das Twin-belt-Gießen beinhaltet, ist in einer vereinfachten schematischen
Form in der 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.
Ein kontinuierliches Metallband 10 einer 6000er Aluminiumserie (vorzugsweise
AA6111) wird in einem Twin-belt-caster 11 vergossen und bei der Walzstation
12 dem Warmwalzen unterzogen. Während dieses Walzschritts bilden sich einige
Ausscheidungen aus. Das warmgewalzte Produkt wird aufgehaspelt, um einen Coil
14 auszuformen. Das warmgewalzte Band 10 wird dann von dem Coil
14 abgewickelt, in der Kaltwalzstraße 15 kaltgewalzt und aufgehaspelt,
um einen Coil 16 auszuformen. Das kaltgewalzte Band 10 wird dann
von dem Coil 16 abgewickelt und einer kontinuierlichen Lösungs-Wärmebehandlung
und bei der Station 17 einem kontrollierten Abschrecken unterworfen, um
materielle Teilchen wieder zu lösen und auszuscheiden, und wird
anschließend aufgehaspelt, um den Coil 18 auszubilden.
Die Lösungs-Wärmebehandlung, durch die ausgeschiedene Legierungsbestandteile
wieder in der Legierung aufgelöst werden, beinhaltet üblicherweise das Erhitzen
des Legierungs-Blechmaterials auf eine Temperatur zwischen etwa 500°C und etwa
570°C (vorzugsweise etwa 560°C). Das verbesserte Abschrecken oder das Abkühlverfahren
gemäß der Erfindung wird dann durchgeführt. Das aufgehaspelte Band 18 liegt
im T4 Temper-Zustand vor und kann einem Automobil-Hersteller oder Teilehersteller
für die Fabrikation durch Ausformen von Paneelen 20 von dem Band mittels
Deformation, welche vom Lackieren und Einbrennen der Paneele gefolgt wird, um lackierte
Paneele 22 im T8X Temper-Zustand auszuformen, verkauft werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Materialien, die die Eigenschaften
der bekannten T4P Produkte ausweisen, ebenso mittels Kontrollierens der Abkühlbedingungen
direkt nach der Lösungsbehandlung im dargestellten Weg hergestellt werden. Tatsächlich
wird die Alterungs-Antwort signifikant verbessert, wenn das kontrollierte Abkühlen
mit dem Warm-Aufhaspelns zwischen 55 und 80°C kombiniert wird.
Wie oben bereits erwähnt wird das kontrollierte Abkühlen von der Lösungs-Temperatur
in zwei Schritten durchgeführt, die als Schritte (1) und (2) oder als Primär- und
Sekundär-Abkühlschritte bezeichnet werden. Während der Primärabkühlung wird das
Material auf eine Zwischentemperatur zwischen 150 und 250°C bei Abkühlraten,
die typischerweise in einer kommerziellen kontinuierlichen Wärmebehandlungs-Linie
angewendet werden, abgekühlt. In der Sekundärstufe wird das Material dann natürlich
auf unterhalb 85°C abgekühlt und optional aufgehaspelt und anschließend im Coil
auf Raumtemperatur abgekühlt.
Es sollte angemerkt werden, dass die Verwendung eines Wärmebehandlungs-Verfahrens
gemäß dieser Erfindung leicht in langen kontinuierlichen Glühöfen durchgeführt werden
kann, so dass das Material lösungsbehandelt, auf eine Zwischentemperatur zwischen
150 und 250°C abgekühlt und im Anschluss langsam abgekühlt werden kann, um die
Ausbildung stabiler Zellkerne zu ermöglichen.
Die Erfindung wird detaillierter durch die nachfolgenden Beispiele
dargestellt, die nicht dazu vorgesehen sind, den Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung zu beschränken.
Beispiel 1 – Laborstudie
Kommerziell hergestellte Aluminiumbleche AA6111, die (in Gewichtsprozent)
enthalten: 0,74% Cu, 0,29% Fe, 0,79% Mg, 0,13% Mn, 0,60% Si, 0,06% Ti, 0,05% Cr
und Rest Aluminium, wurden in der nachfolgenden Laborstudie verwendet.
Die Legierung wurde vorab bei 560°C in einer kontinuierlichen
Glüh- und Lösungs-, Wärmebehandlungslinie (CASH) lösungsbehandelt, in kaltem Wasser
abgeschreckt und bei Raumtemperatur gelagert. Verschiedene aus diesem Material vorbereitete
Proben wurden durch Erhitzen bei 558°C in einem Fluidatbett wieder lösungsbehandelt
und anschließend mit Druckluft in zwei Stufen abgekühlt, um die primären und sekundären
Abkühloperationen (den ersten und zweiten Abkühlschritt) gemäß der vorliegenden
Erfindung zu simulieren.
Die Primär-Abkühlbedingungen wurden, um unterschiedliche Zwischen-Abkühltemperaturen
(ICTs) zu erzielen, durch Durchführen verschiedener Kalibrierungsdurchgänge ermittelt.
Eine Zugprobe mit einer Dicke von 1,0 mm mit einem eingebetteten Thermoelement wurde
in einem Fluidatbett (Sandbett) auf 558°C erhitzt, für 30 Sekunden gehalten
und in Druckluft auf Raumtemperatur (RT) abgekühlt. 2
zeigt das Erhitzen und die Abkühl-Charakteristika der Probe. Solche Experimente
wurden einige Male wiederholt und die Erwärmungs- und Abkühlkurven der Probe wurden
als hochgradig reproduzierbar befunden. Die Abkühlkurve aus 2
wurde dazu verwendet, die Zeit zu ermitteln, um verschiedene ICTs zu erreichen.
Die Sekundär-Abkühlbedingungen wurden durch Abkühlen von dem ICT auf Raumtemperatur
oder eine Voralterungs-Temperatur in beruhender Luft simuliert.
Um den Effekt der Primär-Abkühlbedingungen auf Zugeigenschaften zu
studieren, wurde eine Anzahl von Proben auf eine Vielzahl von ICTs im Bereich von
100 bis 250°C abgekühlt und dann natürlich auf Raumtemperatur (Sekundärkühlung)
abgekühlt. Die Proben wurden bei 560°C lösungsbehandelt und für eine vorab bestimmte
Zeitdauer in Druckluft abgekühlt, um die gewünschte ICT zu erhalten, und anschließend
in ruhender Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Proben benötigten maximal 8 Minuten,
um auf Raumtemperatur abzukühlen.
Zusätzliche Wärmebehandlungen wurden ebenso durchgeführt, um die kombinierten
Effekte des kontrollierten Abkühlens und der Warm-Haspeltemperaturen zu bestimmen.
Proben wurden lösungsbehandelt, auf die Zwischen-Abkühltemperatur zwischen 150 und
250°C abgekühlt und anschließend in ruhender Luft abgekühlt. Die Proben wurden
dann einer simulierten Voralterungs-Behandlung durch eine Wärmebehandlung bei 60,
80 oder 100°C für 5 Stunden unterworfen.
Eine Woche später wurden Duplikat-Zugtests in den T4 und T8X Temper-Zuständen
durchgeführt (2% Dehnung plus 30 Minuten bei 177°C). Ähnliche Resultate wurden
ebenso ohne vorherige natürliche Alterung erhalten, um die Stabilität der Zug-Eigenschaften
zu ermitteln. Die Eigenschaften des Materials gemäß dieser Erfindung wurden dann
mit denjenigen der konventionell hergestellten Materialien verglichen.
Resultate
Effekte der Primärkühlung auf die Zwischen-Abkühltemperatur (ICT).
Tabelle 1 summiert unten die durchschnittlichen Zugeigenschaften von AA6111 in verschiedenen
Temper-Zuständen auf.
In der Tabelle:
U.T.S.
bedeutet die „Reißfestigkeit";
Y.S.
bedeutet „Streckgrenze";
%El.
Bedeutet Prozentsatzdehnung;
ksi
bedeutet Kilopounds pro Quadrat-Inch; und
MPa
bedeutet Megapascal.
3 zeigt die Variation der Streckgrenze
(YS) als Funktion der Zwischen-Kühltemperatur. In der Figur:
Zeigt Kurve (a) die Steckgrenzen-Werte nach dem Abkühlen; Zeigt Kurve (b) die Streckgrenzen-Werte nach einer Woche bei Raumtemperatur;
Zeigt Kurve (c) die Streckgrenzen-Werte nach einer Woche bei Raumtemperatur in dem
T8X Temper-Zustand; und
Zeigt Kurve (d) die Streckgrenzen-Werte nach dem Abkühlen in dem T8X Temper-Zustand.
Aus der Figur können die folgenden Beobachtungen gemacht werden:
(i) Die Streckgrenze der Legierung direkt nach der Wärmebehandlung ist 82,7
bis 89,6 MPa (~12 bis 13 ksi). Diese Werte liegen nahe denen des konventionellen,
wie abgeschreckten Materials.
(ii) Die Streckgrenze in dem T4 Temper-Zustand variiert nicht mit den Änderungen
bei dem ICT, 3, Kurve (a).
(iii) Die Streckgrenze in dem T8X Temper-Zustand, 3,
Kurve (d), direkt nach dem Abkühlen zeigt ein signifikant unterschiedliches Alterungsverhalten.
Das konventionell abgekühlte Material zeigt eine Streckgrenze von 250,8 MPa (~40
ksi) bei ICTs unterhalb 150°C. Unterhalb dieser Temperatur steigt die Steckgrenze
an und erreicht einen Wert nahe bei 299,9 MPa (43,5 ksi) bei 250°C.
(iv) Nach einer Woche natürlicher Alterung ist die Streckgrenze des Materials
bei 132,4 MPa (19,2 ksi), Kurve (b) aus 3. Wie bei
Kurve (a) ist die Streckgrenze im T4 Temper-Zustand unabhängig von der ICT.
(v) Wie erwartet bewirkt die natürliche Alterung einen Verlust der Streckgrenze
im T8X Temper-Zustand. Der Verlust an Festigkeit ist mit der ICT verbunden. Beispielsweise
zeigt das Material eine Streckgrenze von 206,8 MPa (30 ksi), wenn die Primärkühlung
bis >150°C durchgeführt wurde. Höhere Werte werden erreicht, wenn vorgesehen
ist, dass die ICT auf ein Maximum von 250°C angehoben wird. Bei dieser Temperatur
zeigt das Material eine Streckgrenze von 256,5 MPa (37,2 ksi), was nahezu 25% höher
als bei konventionell erzeugtem Material ist (Tabelle 1).
Beziehung zwischen ICT und den Voralterungs-Bedingungen:
Die Streckgrenze des Materials wird signifikant angehoben, wenn ein
kontrolliertes Abkühlen von einem Voralterungs-Schritt gefolgt wird (3).
Generell ergibt eine niedrigere ICT eine geringere Festigkeit in beiden Temper-Zuständen.
Die Festigkeit wird leicht bei einer Anhebung der Voralterungs-Temperatur angehoben
und die absolute T8X Streckgrenze wird bis zu 20,7 MPa (3 ksi) für dasjenige Material,
welches auf bis zu 250°C abgekühlt wurde, angehoben (Tabelle 1). Diese Daten
weisen klar daraufhin, dass die höheren Voralterungs-Temperaturen generell besser
geeignet sind, höhere Festigkeit zu erzielen, insbesondere für eine ICT von 250°C.
Es sollte angemerkt werden, dass die Wahl von einer höheren Voralterungs-Temperatur
zwischen 60 und 100°C nur einen geringen Einfluss auf die T8X Eigenschaften
aufweist, Kurve (d) in 3 und Tabelle 1.
Zusammenfassung
Eindeutig besteht ein beträchtlicher Gewinn bei der Einbrennlackierungs-Antwort,
wenn das Material zwischen 150 und 250°C in der Primärkühlung abgekühlt wird
und anschließend sehr langsam auf eine Temperatur geringer als 100°C abgekühlt
wird.
Anspruch[de]
Verfahren zur Wärmebehandlung eines Blechartikels aus einer Aluminiumlegierung
der 6.000er Serie, worin der Legierungsblechartikel auf eine Auflösungstemperatur
erwärmt und anschliessend abgekühlt wird;
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Artikels die folgenden Schritte
einschliesst:
(1) Abkühlen von der Lösungstemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 150-250°C
mit einer Geschwindigkeit von ≥ 4°C/sek;
(2) weiteres Abkühlen der Legierung auf eine Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur
bis 100°C mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 20-30°C/min; und
(3) weiteres Abkühlen des Legierungsblechartikels, der nach dem Schritt (2) eine
Temperatur von 55°C oder mehr aufweist, auf Umgebungstemperatur in einer Geschwindigkeit
von weniger als 2°C/std.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschritt
(1) mit einer Geschwindigkeit von ≥ 225°C/sek durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschritt
(2) bei einer Temperatur von etwa 25°C/min durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsblechartikel
bei der Temperatur nach Schritt (2) vor dem Abkühlen gemäss Schritt
(3) aufgewickelt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren
mit einer Legierung durchgeführt wird, die die folgende Gewichtszusammensetzung
aufweist:
Cu 0 bis 1,0 %
Mg 0,4 bis 1,1 %
Si 0,3 bis 1,4 %
Fe 0,1 bis 0,4 %
Mn 0 bis 0,4 %
Zr und/oder Cr und/oder Ti 0 bis 0,15 %
Al Rest
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren
mit einer Legierung mit der folgenden Gewichtszusammensetzung durchgeführt wird:
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren
mit einer AA6111-Legierung durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsblechartikel,
der der Auflösungsbehandlung unterworfen wird, hergestellt wird durch Giessen eines
Barrens, Abschälen des Barrens, Homogenisieren des Barrens bei einer Temperatur
im Bereich von 480-580°C, Heiss/Kaltwalzen des Barrens unter Bildung eines Blechartikels
mit Zwischendicke, und Kaltwalzen des Blechartikels mit Zwischendicke auf Enddicke.
Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechartikel
mit Zwischendicke einer Zwischentemperung unterworfen wird.