DE1963566A1

DE1963566A1 - Verfahren zum Warmwalzen von Aluminium-Magnesium-Legierungen

Info

Publication number: DE1963566A1
Application number: DE19691963566
Authority: DE
Inventors: Ford Francis P
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1969-01-03
Filing date: 1969-12-18
Publication date: 1970-07-23
Also published as: FR2027699A1; GB1272853A; CH537983A; JPS536086B1; BE744003A

Description

DB. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS, DIPU-ING. GERHARD COLDEWEY

a MDNCHEN 23 · CLEMENSSTRASSE 30 . TELEFON 345067 · TELEGRAMM-ADRESSE; INVENT/MDNCHEN · TELEX 5-29Θ86

\8.0ez.l969

U₀Z-. E 851 (Pi/Vo/kä) Oase 788 949 - 1

OUN CORPOBAOiION

New Haven, Connecticut, V.St.A.

" Verfahren zum Warmwalzen von Aluminium-Magnesium-Legierungen " Prioritätί 3. Januar 1969, V.St.Ao, Hr· 7Ö8 949

Die Vorteile magnesiumhaltiger Legierungen auf Aluminiumgrundlage sind seit langem bekannt, und Aluminium-Magnesium-Legierungen gehören daher au den ältesten technisch benutzten Legierungen.

Aluminiumlegierungen mit hoher Festigkeit enthalten etwa 6,0 bis etwa 10 $> Magnesium, sowie die verschiedensten anderen Legierungsbestandteile. Bekanntlich sind solche Legierungen jedoch in heissem Zustand we^en ihres Verformungswiäeriatands scnwer. verarbeitbar· Sie miles en daher häufig zwischengeglüht oder wiedererhitzt v»erden, wodurch die Stärkenverminderung, d.he die Quer-" schnittsabnahme der Legierung zwischen den Wiedererhitzung^- cyclen auf einen Wert von etwa 40 bis 60 # begrenzt wird■> Obwohl die vorgenannten Legierungen im allgemeinen in heissem Zustand schwer verarbeitbar sind, kann man den Verformungswiderstand der Legierungen durch Anwendung hoher Arbeitstemperaturen

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(oberhalb etwa 4(X)⁰C) verringern und die vorgenannte Schwierig keit damit teilweise beheben» Bei diesen hohen Arbeitetempera turen werden die Legierungen, jedoch anfällig gegenüber Warmbrüchigkeit, wodurch die verschiedensten Arten von Metallfehlerbil dungen, wie Knickbildung an den Kanten und Rissbildung während des Warmwalzens oder Rissbildung an der Oberfläche beim Strangpressen bewirkt werden«

Aufgabe der Erfindung war es, ein neues, einfach und rasch durchführbares Verfahren mit niedrigen Betriebskosten zum Warmwalzen von Aluminium-Magnesium-Legierungen zur Verfügung zu stellen, gelüäss dem nach Möglichkeit ohne Wiedererhitzen auf die beim Warmwalzen erforderliche Arbeitetemperatur eine bisher nicht erreichbare Stärkenverminderung erzielt werden kann» Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Warmwalzen von Aluminiiua-Magnesium-Legierungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man . . "

a) eine Aluminium-Magnesium-Legierung, die 6,C bis 10,0 j6 Magnesium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthält, auf eine Temperatur von mindestens 427 C erhitzt,

b) diese legierung 4 bis 48 Stunden bei dieser Temperatur hält j und - · . / ,

c) die Legierung bei Temperaturen von 329 bis 404⁰C bis zu einer; Stärkenverminderung von 95 ⁰A warmwalzt.

Bei Anwendung des Verfahrens der Jirfindung wird die vorgenannte j - Aufgabe in einfacher Weise gelöst. Die Homogenisierung der Legierung in Stufe a) des Verfaiirena der Erfindung kann bei iemper

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raturen yon 427°C bis zur Solidus-Temperatur der betreffenden Legierung durchgeführt werden.

Nach der Stufe b) des Verfahrens der Erfindung kann man die Legierung auf Raumtemperatur abkühlen und neuerlich auf die Temperaturen dee Bereichs von 329 bia 404⁰C erhitzen₀ Man kann die Legierung aber auch direkt auf eine Temperatur, die innerhalb des vorgenannten Bereichs liegt, sich abkühlen lassen, und anschliessend gemäße Stufe c) warmwalzen.

• Es wurde festgestellt, dass durch die vorgenannte Homogehieierungs-Behandlung des gegossenen Walzbarrens dessen Zonen, die nicht im Gleichgewicht stehende niedrigschmelzende Phasen enthalten, entfernt, v^A dass die Legierungsbestandteile, insbesondere das Magnesium, in Grundmaterial gleichmäßig verteilt werden₀ Durch die Homogenisierung wird ferner das Ineinanderfliessen und/ oder eine Formveränderung der gegebenenfalls in der Legierung enthaltenen unlöslichen Teilchen bewirkt.

Es ist wichtig, dass die niedrigschmelzenden Verunreinigungen aus der Schmelze entfernt werden, da z«B. bereits ein Natriunanteil von 0,COl $> des Heisewalzen unmöglich macht.

Sie Aluminium-Magnesium-Legierungen können als Legierungsbestandteile oder Verunreinigungen weitere Elemente enthaltene Beispiele für Legierungsbestandteile sind Bor in einem Anteil von 0,001 bis 0,55 f»t Chrom in einem Anteil von 0,05 bis 0,3 %, Gallium in einem Anteil von 0,01 bis 0,5 i>% Cadmium in einem Anteil von 0,03 bis 0,5 #, Thorium in einem Anteil von 0,005 bis 0,35 $» ' Cermißchm«stall (50 i> Cer_? 40 $ Lanthan., 3 f> andere seltene Erdmetalle, T io Eisen) in einem Anteil von 0,005 bis G_f3 #, .Tellur

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In einem Anteil TOa 0,005 bis 0,5 $₉ Germanium in einem Anteil

von O₁Ol bis 0,55 #_P Kobalt, in einem Anteil von 0,1 bis 0,8 i» und. Kupfer in einem Anteil von 0,1 bis 0,6 ^₀

Die erfiaduagsgemäse verarbeitbaren legierungen können ferner, wie erwähnt, den bei handelsüblichen Aluminiumlegierungen allge*- mein auftretenden Gehalt an "Verunreinigungen aufweisen. Beispiele für solche Verunreinigungen sind Eisen (bis 0,5 #)» Silicium (bis 0,5 $), Kupfer (bis 0,25 ^c£)? Mangan (bis 0,35 #),Zink * (bis O₁₁2 $)_g Titan (bis 0,15 $)? Beryllium (bis 0„Ö2 jfi) und weitere Elemente in einem Gesamtanteil bis 0,2 °/>.

Die vorgenannten Aluminium-Magnesium-Legierungen", die 6 bis 10 $ Magnesium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthalten, können erfindungsgemäss überraschenderweise bis zu einer Gesaiirfc-Stärkenvertn.inderung ron 95 i« warm gewalzt werden, wenn sie, wie vorstehend bescnrieben wurde, homogenisiert werden» und wenn die Temperatur während des Warmv/alzens auf einen Wert von höchstens 404⁰C eingestellt wird. Im allgemeinen arbeitet man beim WarmWal- W zen bei Temperaturen von etwa 329 bis 404^'CV

Die Temperatur der Tafeln muss beim Warmwalzen ständig geregelt werden«, Natürlich ist es auch wichtig, dass die Anfangstempera- ■;.*. tür des Walzbarrene bei dessen Einführung in die Walzvorrichtüög eingestellt wird, Jis wurde festgestellt_s. dass die Temperatur der Legierung während des Walzens ansteigt. Dieser Teraperaturanstieg kann während des V/alzens jedoch leicht durch Spritzkühlen, Begrenzung der Stärkenverminderung pro Stich _t Abkühlenlassen der ." Legierung zv/ischen den Stichen auf eine etv/as niedrigere,., Temperatur auf dem Walaentiseh oder durch g'ede bäliehiqe iCqpibjyiati nn der

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vorgenannten Massnahmen unter Kontrolle gehalten werdend Die . -Temperaturregelung ist wichtig, da die Legierung bei einem Anstieg der Temperatur der !legierung auf oberhalb etwa 404⁰G daau neigt, während der ansehliessenden Stärkenverminderung in der Mittelebene eine Spalt- oder Rissbildung zu erleiden,,

Die untere Temperaturgrenze, bei der das Warmwalzen noch ererfolgreich durchgeführt werden kann, hängt vom Verhältnis der Leistung und Trennkraft der '.falzvorrichtung zu den Abmessungen des Walzbärrens und zum Grad der gewünschten Stärkenvermin- "... derung ab_o· Trotzdem ie-t es nicht zweckmässig, das Walzen unterhalb jener Temperatur durchzuführen, bei der spontane Rekristallisation erfolgt, da die Verarbeitung der Legierung in diesem Fall zu schwierig wird. Dementsprechend .beträgt die untere Temperaturgrenze beim Walzen der Legierungen etwa 329⁰O₀

Es ist ersichtlich _s dass das Verfahren der Erfindung beim Yiarmwalzen von Äluminium-Magnesium-°Legierungen_p die etwa 6,0 bis 10 $> Magnesium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthalten_t eine erhöhte Gesanit-Stärkenveriiiinderung gewährleistet ₉ ohne dass ein Zwischenglühen oder Wiedererhitzen erforderlich ist* Das Verfahren der Erfindung gewährleister somit eine höhere Verarbeitungskapazität der Walζvorrichtung und verursacht geringere Kosten als die bekannten Verfahrene

Die Beispiele erläutern die Erfindung.,

Beispiel 1

Es werden Legierungen der in Tabelle I angegebenen Zusammenset'-zung aus handelsüblichem reinem Aluminium ₉ Grundlegierungen aus Eisen und Aluminium_p Chrom und Aluminium, Bor und Aluminium_f

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unlegierte

Beryllium und Aluminium und weiteren, als / Metalle eingesetzten Legierungsbestandteilen hergestellt. Die Legierungen werden zu Walzbarren mit den Abmessungen 40,64 cm χ 114,3 cm χ 243,84 cm bzw. 35,56 cm χ 144,78 cm χ -304 »8 cm gegossen₀

Tabelle I

Walzbarren	2	5
ly	4*	8
3,	7,	11
6.	10,
9p	, 13
12,
14

Cr

Anteile, Pe Si

Cu

Be

7,47 0,19 0,26 0,10 0,06 0,005 0,0070

7,25 0,16 0,25 0,10 0*057 0,005 0,OC76

7,05 O₉19 0,22 OjIO 0,08 0,006 0_r0C68

6,95 0,15 0,22 0,09 0,06 0,004 0,0111

7,216 0,15 O_B23 0,10 0,06 0,004 0,0088

6,97 0,136 0,235 0,115 0,06 0,006 O_p0154

Hach dem Gieasen werden die vorgenannten Legierungen während 16 Stunden bei 510 C homogenisierte Die Aufheizgeschwindigkeit auf die Homogenieierungstemperatur beträgt im Temperaturbereich von 399 bis 510⁰C weniger als etwa 27*8°C/Std., Nach der Homogenisierung wird von der Oberfläche der Walzbarren mit den Abmessungen 40,64 cm. χ 114,3 cm χ 243 ₃ 84 cm an jeder Seite eine Schicht von etwa 0,635 cm, von der Oberfläche der Walzbarren mit den Abmessungen 35,56 cm χ 144,78 cm χ 304,8 cm an jeder Seite eine _f , solche Schicht von 1,27 cm abgefräst.

Beispiel 2

Die homogenisierten und bearbeiteten Walzbarren von Beispiel 1 werden für das Warmwalzen in.einem Förderofen 1 "bis 3 Stunden auf Temperaturen von 399 bis 474⁰C erhitzt* Tabslie II zeigt die Ergebnisse der Warmwals-Versuche₀

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Walzbarren- Anfange-Abmessungen des

Walzbarrens

Tabelle II

Oberflächen- Regelung der Endtemperatur Temperatur ■ stärke,
während des während des cm
Walzens. C Walzens .

JSrgebnis

4*^#) 39,370» χ Il4,5om ac 2*3,84 cn

11

14

11

10

12

13

33,02cm χ 144,780» χ 304,8 cm

It If

ti

Il

M ti ti

450 - 460	keine	6,35
410 - 416	keine	0,61o
427 - 449	keine	7,11
377 - 418	keine	0,533
382 - 404	keine	0,508
349 - 404	·)	0,635
354 - 404	·)■	0,635
343 - 388	keine	0,635
349 - 399	keine	0,508
343 - 388	keine	0,508
352 -393	keine	0,508
349 - 382	keine	0,635
338 - 404	keine	0,508
341 - 382	keine	0,508

Versagen wegen Rissbildung

teilweiseβ Versagen wegen Rissbildung

Versagen wegen Rissbildung

befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf <o

*) mit Wasser auf 388⁰C abgeschreckt (bei einer Stärke von 1O₈16 **')■ nicht erfindungsgemäss

5,08 cm/404⁰C)

Aue Tabelle XX ist ersichtlich, dass der Versuch bis zur Erreichung der Endstärke befriedigend verläuft, wenn die Temperatur der Legierung während deβ Warmwalzens höchstens 404⁰C beträgt« Bei Temperaturen oberhalb 404°G tritt entweder teilweises oder völliges Versagen ein, Der Valzbarren Hr₀ 5 z«B₀ erleidet bei 410⁰C ein teilweises, bei höheren Temperaturen ein völliges Versagenο

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Claims

Patentanspruch e

Verfahren zum 'Warmwalzen von Aluininium-Magnesium-lLegierimgen_s dadurch gekennzeichnet, dass man

a) eine Aluminium-Magnesium-Legierung, die 6,0 bis 10,0 fi Hag» nesium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthält/ auf eine Temperatur von mindestens 427°C ernltzt,

b) diese Legierung 4 Ms 48 Stunden bei dieser Temperatur hält und · .

c) die Legierung bei Temperaturen von 329 bis 404⁰C bis zu einer Stärkenverminderung von 95 "h warmwalzto

2 ο Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch g e .k e η η zeichnet, dass man die Legierung nach der Stufe (b) auf Raumtemperatur abkühlt und vor der Stufe (c) wieder auf die Temperaturen des Bereichs von 329 bis 404⁰C erhitzte

3. Verfahren nach Anspruch 1 ₁ dadurch g e k e η η « zeichnet, dass man die Legierung nach der Stufe (b) direkt auf die Temperaturen des Bereichs von 329 bis 404⁰G abkühlt.

4ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e kennzeichnet^ dass man eine Legierung verwendet, die 0,05 bis C,3 $> Chrom enthält,

5« Verfahren naari Anspruch 1 bis 4» d&duroh -gekennzeichnet, dass man eine Legierung verwendet, die O₁OOl bis 0*35 $ Bor enthält,

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