DE2233028B2

DE2233028B2 - Verwendung einer alznmg-legierung fuer schweissbare panzerplatten

Info

Publication number: DE2233028B2
Application number: DE19722233028
Authority: DE
Inventors: Ronald William Adder bury West Banbury Reynolds Maurice Alfred Bodicote Banbury Oxfordshire Elkmgton (Großbritannien)
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd Montreal, Quebec (Kanada)
Priority date: 1971-07-05
Filing date: 1972-07-05
Publication date: 1977-10-20
Also published as: IT962801B; FR2145257A5; NL7209387A; SE388213B; GB1392722A; BE785856A; ES404523A1; DE2233028A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer AIZnMg-Legierung als abschreckunempfindlicher Werkstoff für Panzerplatten.

Legierungen, die zum Gebrauch als Panzerplatten vorgesehen sind, müssen gewisse Eigenschaften aufweisen, die sie für jenen Zweck geeignet machen. Eine Panzerplatten-Legierung muß sowohl hohe Zugfestigkeit als auch Zähigkeit aufweisen. Sie muß eine hohe Bruchdehnung besitzen, so daß sie in der Lage ist, einen großen Teil der kinetischen Energie des Projektils zu absorbieren. Gleichzeitig sollte die Neigung, von der Rückseite der Platte Splitter infolge des Aufpralls eines Projektils abzulösen, so gering wie möglich sein. Die Entwicklung hoher Zugfestigkeit aller hochfesten Aluminiumlegierungen hängt von einer Lösungsglühung und nachfolgenden Abschreckung ab, der sich gewohnlich ein Warmauslagern anschließt.

Soll die Legierung in Form einer dicken Platte wärmebehandelt werden, wie es bei Panzerplatten der Fall ist, ist es wünschenswert, daß sie nicht abschreckempfindlich ist, so daß die Zugfestigkeit über die Dicke der Platte relativ einheitlich ist. Es ist bekannt, daß die Festigkeit einiger hochfester Aluminiumlegierungen in beträchtlichem Ausmaß von der Abschreckgesehwindigkeit abhängt und daß es demnach schwierig ist. über den gesamten Querschnitt dieselbe Festigkeit /u erlangen, da die Abkühlgesehwindigkeit im Zentrum der Platte geringer als an der Oberfläche ist. Eine Ausnahme ergibt sich bei Anwendung sehr geringer Abschreckgeschwindigkeiten.

Eine Aluminiumlegierung, die als Panzerplatte verwendet wird, sollte guten Widerstand gegen Spannungsrißkorrosion und eine geringe Neigung zum Absplittern aufweisen.

Es ist bereits bekannt, Panzerplatten aus Aluminiumlegierungen gemäß der US-Norm AA 7039, wie nachstehend angegeben, zu verwenden:

Cu%

si %

0,4 max. 0,10 max. 0,3 max.
(andere maximal 0,05 pro Bestandteil)

Mn % Mg °/o

0,10-0,40 2,3-3,3

Cr °/o Zn % Ti % Al

0,15—0,25 3,5 — 4,5 0,1 max. Rest

Für dieses Material angegebene Zugfestigkeit und Bruchdehnung sind wie folgt:

Zugfestigkeit

0,2-Grcnzc

Bruchdehnung

12.5 bis 50 mm Dicke

379.2 N/mm-'

310.3 N/mm'
10%

4» Die Zugfestigkeit der vorstehenden Legierung ist als ungeeignet a !gesehen und erfolgreiche Versuche sind unternommen worden, um eine verbesserte Legierung größerer Festigkeit zur Verfügung zu stellen. Jedoch 'st der Spannungsrißkorrosionswiderstand der Legierung gering.

Ein typisches Beispiel der verbesserten Legierung besitzt folgende Zusammensetzung:

Fe °/o Si °/o Mn % Mg %

0,25 0,15 (max.) 0,3 2,5

Zn %
4,3

Andere %

0,05 jedes
0,15 total

Al
Rest

Diese verbesserte Legierung besitzt eine Neigung zur Abschreekempfindlichkeit. Man glaubt, daß dies auf die Anwesenheit von Chrom zurückzuführen ist.

In der I)T-AS 14 83 324 wird die Verwendung von Aluminiumlegierungen mit Kupfer, Mangan und Chrom als Werkstoff für Panzerplatten beschrieben. In jedem der Beispiele dieser Auslegeschrift wird ein Chromgehalt von 0,13 bis O₁Ib¹Vo angegeben; es kann angeommeii werden, daß ein ( hromgehalt in derartigen Mengen /u einer unerwünschten Ahschrcckcmpl'mdlichkcil führt, (icmäß Heispiel J dieser Auslegeschrift wird ein 4 nun Blech hergestellt; bei einem derart dünnen Blech muß die Abschreekeinpfindlichkeit nicht unbedingt deutlich werden, doch beträgt die Dicke von Panzerplatten üblicherweise mindestens 25 mm; dabei ist die dann auftretende Abschreckempfindlichkeit ein großer Nachteil.

Eine erl'indungsgemäß verwendete AI/.nMg-Legieri'iig ist aushärtbar, hat vergleichbare Festigkciiseigen· schalten und überlegenen Spanniingsrißkorrosions-Widerstand und ergibt insbesondere ahschreckunempiindliche Panzerplatten.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer AIZnMg-Legierung, bestehend aus 5,0 bis b,0% Zink, 1.7 bis 2,1% Magnesium, 0,05 bis 0,2% Zirkonium, 0,1 bis 0,15% Kupfer, 0,3 bis 0,4% Mangan, bis 0.1% Titan, bis 0,Wi) lüsen, bis 0,3% Silicium und Rest Aluminium mit insgesamt weniger als 0,1.Wo, ein/ein jedoch weniger als

0,05% weheren Verunreinigungen als. abschreckunemp-I'indlicher Werkstoff für Panzerplatten, die ohne Rißbildung schweißbar sein müssen.

Es wird festgestellt, daß Ti, Fe und Si Verunreinigungen und keine Legierungszusätze darstellen, die bis zu den in der Zusammensetzung angegebenen Mengen

.ri2finö>l nob'iov/ miioloi

Kupfer kann in Mengen, die 0,15% überschreiten, nicht toleriert werden, da das Material mit einem höheren Kupfergehalt nicht ohne Gefahr von Rißbildung geschweißt werden kann.

Die erfindungsgemäß verwendete Legierung wird für Punzerplatten für gepanzerte Kampffahrzeuge in einer Dicke von weniger als 25 mm hergestellt, lösungsgeglüht, abgeschreckt und während z.B. 12 Stunden bei 135^JC warmausgelagert. Während eine noch längere Warmauslagerung die Zugfestigkeit verringert, erhöht sie die Bruchdehnung und verringert die Tendenz der Legierung zur Absplitterung unter dem Aufprall eines Projektils und kann demnach unter gewissen Umständen wünschenswert sein.

Es wurde nun gefunden, daß die erfindungsgemäße Aluniiniumlegierungs-Platte geschweißt werden kann, ohne daß eine ausgedehnte Rißbildung an den Schweißnähten auftritt.

Beispiel

Es wurde von einer Legierung mit folgender Zusammensetzung ausgegangen:

5,5% Zn, 2,0% Mg, 0,15% Zr. 0,12% Cu, 0,4% Mn, 0,2% Fe, < 0.01 °/o Cr, Rest Al mit Einschluß schmelzungsbedingter Verunreinigungen.

Aus dieser Legierung wurden Platten einer Dicke von 30 mm und 45 mm hergestellt. Die Platten wurden bei 450°C während 30 Minuten lösungsgeglüht, in kaltem Wasser abgeschreckt, während 5 Tagen bei Raumtemperatur kaltausgelagert und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 20"C/h bis auf 150°C erhitzt, bei dieser Temperatur 8 Stunden lang gehalten und anschließend abgekühlt. Die folgenden mechanischen Eigenschaften wurden erhalten:

Dicke	ι»):	'Ii!	Λ	Härte	Belastungs- Korrosions Lebens dauer
mm	N/mm-¹	N/mm³	%		(Tagt·)
15 30	442 456	488 496	ι l.o 11,5	76 76	>15

Um die Zugfestigkeit zu verringern und die Zähigkeit zu erhöhen, wurden die Platten während 7 Stunden bei 160'C warmausgelagert. Die folgenden mechanischen Eigenschaften wurden erhalten:

Dicke	(Ji) 2	or	%	Rock well- Härte	Belastungs- Korrosions- Lebens dauer
mm	N/mm³	N/mm-'	11,5 12,5		(Tage)
45 30	399 402	454 458	70 71	>15

-5 Der geringe Unterschied zwischen den Eigenschaften, die bei Platten verschiedener Dicken erhalten wurden, veranschaulicht, daß diese Legierung nur eine geringe Abschreckempfiridlichkeit besitzt.

Proben aus der Legierung wurden stufenweise

:-o maschinell bearbeitet, um offene Oberflächen bei wechselnden Tiefen innerhalb der Dicke /u liefern (es ist früher gefunden worden, daß das Abblätterungsverhalten beträchtlich mit der Dicke der Meiallproben variieren kann). Die Proben wurden 168 Stunden in einer Salzsprühkammer einer 5%igen Natrimchloridlösung ausgesetzt, die mit Essigsäure bis zu einem pH-Wert von 2.8 angesäuert worden war. Nach der Herausnahme wurden die Proben mit Salpetersäure gereinigt, gespült und geprüft. Es zeigte sich, daß bei den

Proben aus der erfindungsgemäß verwendeten Legierung die Abbialterung vernachlässigbar war.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer AlZrMg-Legierung, bestehend aus 5,0 bis 6,0% Zink, Ί.7 bis 2,1% Magnesium, 0,05 bis 0,2% Zirkonium, 0,1 bis 0,15% Kupfer, 0,3 bis 0,4% Mangan, bis 0,1% Titan, bis 0,5% Eisen, bis 0,3% Silicium und Rest Aluminium mit insgesamt weniger als 0,!5%, einzeln jedoch weniger als 0,05% weiteren Verunreinigungen als abschreckunemp- ι ο findlicher Werkstoff für Panzerplatten, die ohne Rißbildung schweißbar sein müssen.