DE4303248C2 - Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-BlechInfo
- Publication number
- DE4303248C2 DE4303248C2 DE4303248A DE4303248A DE4303248C2 DE 4303248 C2 DE4303248 C2 DE 4303248C2 DE 4303248 A DE4303248 A DE 4303248A DE 4303248 A DE4303248 A DE 4303248A DE 4303248 C2 DE4303248 C2 DE 4303248C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- stretching
- sheet
- aluminum alloy
- cold rolling
- hours
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Aluminiumlegierungen, ins
besondere auf Aluminiumlegierungen der 2000-Serie, die
für die Blechproduktion verwendet werden. Es wird bei
diesen Typen von Aluminiumlegierungen eine verbesserte
Bruchzähigkeit erreicht, ohne wesentliche Festigkeits
verminderung.
In der Flugzeugindustrie wurde generell erkannt, daß ein
Weg, den Treibstoff-Wirkungsgrad eines Flugzeuges zu ver
bessern, darin besteht, das Baugewicht von Flugzeugen zu
verringern. Zur Verringerung des Baugewichtes von Flug
zeugen sind Aluminiumlegierungen entwickelt worden, wel
che hohe Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnisse in Verbin
dung mit hohen Werten der Bruchzähigkeit, der Dauerfestig
keit und der Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Eine Familie der Aluminiumlegierungen, die typischer
weise in der kommerziellen Flugzeuganwendung verwendet
wird, ist die 2000-Serie der Aluminum Association von
registrierten Legierungen.
Es wurden im Stand der Technik weitere Verbesserungen
betreffend die Aluminiumlegierungen der 2000-Serie in
bezug auf Bruchzähigkeit und Dauerfestigkeit festge
stellt durch sorgfältige Kontrolle der Behandlungsschritte
während der Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech. Das
US-Patent 4 294 625 beschreibt Aluminiumlegierungen, ins
besondere Aluminiumlegierungen der 2000-Serie, die durch
hohe Festigkeit, sehr hohe Dauerfestigkeit und sehr hohe
Bruchzähigkeit charakterisiert sind. Dieses US-Patent
offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Blechprodukt
aus einer Aluminiumlegierung, die eine hohe Bruchzähig
keit hat, umfassend das Gießen der Legierung in einen
Körper und Warmbearbeitung des Körpers, um ein Blechpro
dukt zu formen. Das Blechprodukt ist dann durch Lösungs
glühen behandelt, so daß eine Maximummenge von Kupfer in
der Legierung in Mischkristalle gebracht wird. Auf den
Lösungsglüh-Behandlungsschritt folgend wird das Blech
produkt abgeschreckt, bei Raumtemperatur vorgealtert
und kaltgewalzt, um die Dicke des Produktes zu reduzie
ren und die Festigkeit zu erhöhen. Auf das Kaltwalzen
folgend wird das Produkt gereckt, um Restspannungen in
dem Produkt zu entspannen. Der Reckungs-Schritt wird
durchgeführt, um das Produkt zu glätten und zu festigen
und restliche Abschreck- und/oder Walzspannungen aus dem
Produkt zu entfernen. Das oben genannte US-Patent offen
bart ein Maximum von 1% Reckung des Blechproduktes, da
eine Reckung über 2-3% eine erhöhte Bruchhäufigkeit
während des Reckungsprozesses verursacht. Es ist auch
schwierig, die gewünschten Werte der Bruchzähigkeit auf
rechtzuerhalten, wenn das Produkt mehr als 1% gereckt
wird. Strangpressungen werden 1-2% gereckt, wie es
normalerweise für alle kommerziellen Legierungen gefor
dert wird. Da jedoch Strangpressungen nicht kaltgewalzt
sind, sind sie vor dem Recken in einem relativ weichen
Zustand. Deshalb sind Strangpressungen generell nicht
anfällig für eine erhöhte Bruchhäufigkeit während des
Reckens um mehr als 1%.
Jedoch traf man auf Schwierigkeiten bei Aluminiumlegie
rungen der 2000-Serie infolge von Eigenschaftsverlusten,
wie verringerte Bruchzähigkeit als Ergebnis der endgül
tigen Blech-Reckungs-Operationen. Um die gewünschten
Festigkeitswerte zu erreichen, kann das endgültige
Recken über den in dem genannten US-Patent diskutierten
1%-Wert auf Werte bis zu 3% ausgedehnt werden. Die er
höhten Festigkeitswerte des gereckten Bleches werden
jedoch auf Kosten der Bruchzähigkeit erreicht. Tatsäch
lich ist es nicht möglich, bei diesen erhöhten Festigkei
ten minimale Bruchzähigkeitswerte zu erhalten.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, die
Bruchzähigkeitswerte dieser Typen von Aluminiumlegierun
gen zu erhöhen, während weiterhin zufriedenstellende
Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnisse beibehalten werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Durch die vorliegende Erfindung ist
ein Verfahren zur Herstellung eines 2000-Serie-Aluminium
legierungs-Blechproduktes vorgesehen, umfassend folgende
Schritte:
- a) Gießen der Aluminiumlegierung in einen Block,
- b) Formen dieses Blockes in ein Blech,
- c) Lösungsglühen des Bleches,
- d) Abschrecken des Bleches,
- e) Auslagern (Aushärten) des Bleches,
- f) Kaltwalzen des Bleches und
- g) Recken des Bleches,
wobei dieser Reckungs-Schritt ferner den Schritt um
faßt, wenigstens ein Minimum-Zeitintervall zwischen
dem Kaltwalz-Schritt und dem Reckungs-Schritt vorzu
sehen, so daß das gereckte Aluminiumlegierungs-Blech
eine verbesserte Bruchzähigkeit unter Beibehaltung
annehmbarer Festigkeitswerte aufweist.
Es wird durch die vorliegende Erfindung auch ein Blech
produkt geschaffen, welches durch das Verfahren zur Her
stellung eines 2000-Serie-Aluminiumlegierungs-Blechpro
duktes hergestellt ist und verbesserte Bruchzähigkeit
hat.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden bei
spielsweise unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, in welchem die Zugfestigkeit als
Funktion der Reckungs-Prozente für verschiedene,
auf das Kaltwalzen folgende Zeitintervalle auf
getragen sind,
Fig. 2 ein anderes Diagramm, in welchem die Streckgrenze
als Funktion der Reckungs-Prozente für verschie
dene, auf das Kaltwalzen folgende Zeitintervalle
aufgetragen sind,
Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die Schlagenergie als
Funktion der Streckungs-Prozente für verschie
dene, auf das Kaltwalzen folgende Zeitintervalle
aufgetragen sind und
Fig. 4 ein anderes Diagramm, darstellend die Schlag
energie, aufgetragen als Funktion der Streck
grenze für verschiedene, auf das Kaltwalzen
folgende Zeitintervalle.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her
stellung von Aluminiumlegierungs-Blech, insbesondere
2000-Serie Aluminiumlegierungs-Blech, welches verbesserte
Bruchzähigkeit aufweist. Beim Stand der Technik werden
diese Typen von Legierungen blockgegossen und in Bleche
geformt, lösungsgeglüht, abgeschreckt, ausgelagert, kalt
gewalzt und endgültig gereckt. Die vorbekannten endgülti
gen Reckungs-Verfahren sind vorgesehen, um Restspannungen
in dem Aluminiumlegierungs-Blechprodukt zu entspannen.
Neben dem Glätten des Blechproduktes festigt das endgül
tige Reckungs-Verfahren das Produkt als Folge einer zu
sätzlichen Kaltbearbeitung infolge des Reckens, z. B. um
eine 1%-Stufe. Obwohl das endgültige Reckungsverfahren
Vorteile betreffend die Ebenheit und Festigkeit mit sich
bringt, beeinträchtigt es in einem gewissen Grad nachtei
lig die Bruchzähigkeit und die Dauerfestigkeit des Aluminium
legierungs-Bleches. Ferner könnte die herkömmliche gewerbs
mäßige Praxis, die normalerweise die Reckung auf einen
1%igen Wert beschränkt, nicht einen adäquaten Wert von
Restspannungsbeseitigung erreichen wodurch das Produkt
während der darauffolgenden Fabrikationsverarbeitung, wie
z. B. die Verarbeitung des Blechproduktes zu einer Flügel
haut, schwieriger zu handhaben ist. Z. B. neigen Flügel
häute, die eine zufällige Verteilung von Restspannungen
enthalten, dazu, sich während der Bearbeitung zu verwer
fen, was die Notwendigkeit einer zusätzlichen Hand
habung verursacht, um die Verwerfung zu beseitigen.
Ein Produkt, welches mit einer adäquaten Restspannungs
beseitigung erzeugt ist, kann leichter in die endgültige
Produktform verarbeitet werden, wodurch Zeit und durch
Extra-Handhabung erforderliche Kosten gespart werden.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die mit der Reduzie
rung der Bruchzähigkeit von bekannten Aluminiumlegierungs-
Blechprodukten verbundenen Nachteile. Als Ergebnis der
Vorsehung wenigstens eines Minimum-Zeitintervalls vor
dem endgültigen Reckungs-Verfahren werden Aluminiumle
gierungs-Blechprodukte erzeugt, die eine verbesserte
Bruchzähigkeit aufweisen. Bei den herkömmlichen Prozessen
resultiert das Recken eines Aluminiumlegierungs-Blech
produktes in Abnahmen in der Größenordnung von 20% in
der Bruchzähigkeit, wenn das endgültige Reckungs-Verfahren
ohne auf das Kaltwalzen folgende, absichtliche Wartezeit
durchgeführt wird. Durch das Vorsehen einer ausreichen
den Zeit zwischen dem Kaltwalzschritt und der endgültigen
Reckungsoperation weist das Aluminiumlegierungs-Blechpro
dukt der vorliegenden Erfindung weniger Verringerung der
Bruchzähigkeit auf, so daß das Endprodukt insgesamt eine
verbesserte Bruchzähigkeit aufweist, gegenüber solchen
Aluminiumlegierungs-Produkten, die bekannten Verfahren
unterworfen sind. Darüber hinaus schafft das Verfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aluminiumlegierungs-
Blechprodukt, welches nicht nur eine verbesserte Bruch
zähigkeit aufweist, sondern auch akzeptable Werte der
Streckgrenze und der Zugfestigkeit.
Vor dem erfindungsgemäßen Schritt des Vorsehens eines
Minimum-Zeitintervalls vor der Reckung des Aluminium
legierungs-Blechproduktes kann das Aluminiumlegierungs-
Blechprodukt unter Verwendung konventioneller Bearbei
tungstechniken, die im Stand der Technik gut bekannt
sind, hergestellt werden. 50 kann z. B. die Aluminium
legierung geschmolzen und unter Verwendung konventionel
ler Verfahren in einen Block gegossen werden, wie z. B.
kontinuierlicher direkter Kokillenguß in Kühlkokille
(Strangguß). Nach der Formung des Blockes kann die
innere Struktur vor der Warmbearbeitung des Blockes in
eine gewünschte Blechform homogenisiert werden. Alter
nativ kann das Blechprodukt durch andere konventionelle
Techniken hergestellt werden, wie z. B. direktes Strang
gießen in eine Blechform oder kontinuierliches Strang
gießen, gefolgt von Warmbearbeitung.
Die bevorzugten Legierungen für die vorliegende Erfindung
schließen Aluminiumlegierungen, ausgewählt aus der 2000-
Serie, wie die bei der Aluminum Association registrierte
Aluminiumlegierung 2324 ein. Diese Legierung wird
typischerweise in der Härte T39 geliefert und als 2324-T39-
Blechprodukt bezeichnet. Dieses Produkt hat gemäß der von
der Aluminum Association-Veröffentlichung "TEMPERS for
Aluminum and Aluminum Alloy Pruducts" 1. August 1989:
Standard-2024-Lösungsglühung und Abschreckung, gefolgt von 11% nomi nalem Walzen und 1% minimalen Reckungs-Spannungsbeseitigung.
Standard-2024-Lösungsglühung und Abschreckung, gefolgt von 11% nomi nalem Walzen und 1% minimalen Reckungs-Spannungsbeseitigung.
Die registrierten Grenzen für die Legierungszusammenset
zung vom Februar 1991 schließen folgende Elemente in
Gewichtsprozenten ein, max. 0,10 Silizium, max. 0,12 Eisen,
3,8-4,4 Kupfer, 0,30-0,9 Mangan, 1,2-1,8 Magnesium,
max. 0,10 Chrom, max. 0,25 Zink, max. 0,15 Titan und der
Rest Aluminium und zufällige Verunreinigungen (jede max.
0,05, gesamt max. 0,15).
Wie für diese Typen von ausscheidungshärtbaren Legierun
gen wird das Aluminiumlegierungs-Blechprodukt der vorlie
genden Erfindung nach dem Warmbearbeitungsschritt lösungs
geglüht. Nach der Lösungsglühung wird das Blechprodukt
abgeschreckt, vorgealtert und zu einer vorbestimmten
Dicke kaltgewalzt. Es sollte verstanden werden, daß die
Bearbeitung von Aluminiumlegierungen der 2000-Serie für
Blechprodukte im Stand der Technik gut bekannt ist. Dem
entsprechend werden spezielle Verfahrensbedingungen, die
mit den verschiedenen Verfahrensschritten verbunden sind,
hier nicht beschrieben.
Nach dem Kaltwalzschritt sieht die vorliegende Erfindung
einen Aufschub des nachfolgenden Reckungs-Prozesses um
wenigstens eine vorbestimmte Minimum-Zeitperiode vor.
Die Effekte des Aufschubes für wenigstens eine vorbe
stimmte Mindestzeit können, wie nachfolgend beschrieben
wird, erklärt werden in den Bedingungen der Struktur des
Aluminiumlegierungs-Blechproduktes vor dem Recken. Man
glaubt, daß durch das Vorsehen einer Wartezeit vor der
Reckungsoperation der natürliche Aushärtungs-Prozeß des
Aluminiumlegierungs-Bleches metastabiles Gleichgewicht
erreicht.
Modifikationen der durch die Reckung eingeführten Struk
turstörung haben deshalb weniger negativen Einfluß auf
die Bruchzähigkeit. Die Zähigkeit wird zwar immer noch
durch das erfindungsgemäße Verfahren verringert, jedoch
wird sie in einem kleineren Ausmaß verringert, als es bei
herkömmlichen Verfahren der Fall ist.
Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung der Erfin
dung gegeben, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf be
schränkt. Um den Einfluß der Reckungs-Variablen auf die
Blecheigenschaften zu entwickeln, wurden die Beispiele
in der Weise durchgeführt, daß die anderen wichtigen
Verfahrens-Variablen konstant gehalten wurden. Diese
Variablen schließen Blechzusammensetzung, Kornstruktur,
natürliche Aushärtungszeit vor dem Kaltwalzen und den
Betrag des Kaltwalzens ein. Die Beispiele zeigen quanti
tativ den Einfluß sowohl der Wartezeit als auch die Größe
der endgültigen Reckung auf die endgültigen Blecheigen
schaften auf.
Das folgende experimentelle Verfahren wurde verwendet bei
der Prüfung des Effektes der Haltezeit zwischen dem Kalt
walzen und der endgültigen Reckungsoperation.
Muster einer einzigen Lieferung eines 25,4 mm dicken
(1 inch gauge) 2324-T39-Bleches wurden benutzt, um die
Musterzusammensetzung und die Kornstruktur zu fixieren.
Das Blech wurde unter Verwendung herkömmlicher Bearbei
tungstechniken hergestellt, einschließlich Blockgießen
und Warmwalzen zu der 25,4 mm Dicke.
Drei 20 cm breite und 46 cm lange Muster wurden hauben
lösungsgeglüht während 1,5 Stunden bei ca. 496,5°C und
auf Umgebungstemperatur von ungefähr 21,5°C mit Wasser
abgeschreckt. Die Muster konnten dann bei Raumtemperatur
natürlich aushärten während eines Intervalls von 16 Stun
den zwischen der Abschreckungsoperation und der Kaltwalz
operation. Die drei Stücke wurden dann kaltgewalzt mit
11 ± 0,5%. Die kaltgewalzten Muster wurden der Länge nach
in zwölf 2,5 × 46 cm große Streifen gesägt. Die gesägten
Streifen wurden anschließend zu verschiedenen Zeiten im
Bereich von 2-24 Stunden nach dem Kaltwalzen und bei
verschiedenen Größen der Reckung im Bereich von 0,5-3%
gereckt.
Längszugversuche (Zugversuche in Walzrichtung) wurden unter Verwendung von Gegenproben
mit 8,9 mm Durchmesser für jede experimentelle Bedingung
durchgeführt. Die Bruchfestigkeit wurde festgestellt durch
Messung der Charpy-Schlagenergie (CIE) an doppelten Charpy-
Proben für jede Bedingung.
Die folgende Tabelle führt die Werte der verschiedenen
Proben hinsichtlich dem Prozentsatz des Kaltwalzens
(Kaltwalzgrad), dem Zeitintervall zwischen dem Kaltwalz
schritt (Zeit) und dem Reckungsschritt und dem Prozent
satz der Reckung auf. Wie man aus der Tabelle ersehen
kann, wurde der Kaltwalzgrad für jeden Probensatz rela
tiv konstant gehalten, wobei der Zeitintervall zwischen
dem Kaltwalzen und dem Recken zwischen 2 und 48 Stunden
variiert wurde. Die Reckung variierte zwischen 0% bei
der Kontrollprobe und bis zu 3% bei den gereckten Proben.
Die Tabelle zeigt auch die Durchschnitts-Zugfestigkeit
(UTS in ksi) und die Streckgrenzen-Werte (TYS in ksi),
die Prozente der Verlängerung (Elong) und die Charpy-
Schlagenergie-Werte (CIE in inch pounds per square root inch)
für jede Probe. Die Charpy-Schlagenergie ist ein Maß für
die Bruchzähigkeit.
Der Einfluß der endgültigen Reckung bei einem 2324-T39-
Blechprodukt auf die Zugfestigkeit und die Streckgrenze
ist in den Fig. 1 bzw. 2 dargestellt. In diesen Figuren
ist die Zugfestigkeit bzw. Streckgrenze als Funktion von
verschiedenen Reckungs-Prozentsätzen für verschiedene, auf
das Kaltwalzen folgende Wartezeiten angegeben. In jedem
Fall vergrößern sich die Werte der Zugfestigkeit/Streck
grenze mit größer werdendem Reckungs-Prozentsatz. Der
Effekt ist jedoch am größten bei der Streckgrenze (ungefähr
+12% Streck gegenüber +4% Zug).
Der Effekt der endgültigen Reckung auf die Bruchzähigkeit,
wie sie durch die Charpy-Kerbschlagenergie für verschiedene
Wartezeiten nach dem Kaltwalzen gemessen wurde, ist in
Fig. 3 dargestellt. Bei jeder Wartezeit verringert sich
die Zähigkeit mit zunehmendem Reckungs-Prozentsatz. Eine
Tendenz zu geringerer Bruchzähigkeit wird erwartet als
Folge von hoher Festigkeit, die mit vergrößerter Kaltbe
arbeitung verbunden ist. Der Zeitintervall zwischen dem
Kaltwalzen und dem Recken hat jedoch einen sehr großen
Effekt auf das Maß der Abnahme im CIE-Wert. Bei den Proben,
die innerhalb von 8 Stunden nach dem Kaltwalzen gereckt
wurden, nimmt der CIE-Wert über einen Reckungsbereich von
0,5-2,5% um etwa 20% ab. Der 24-Stunden-Intervall zeigt
nur eine 10%ige Abnahme über einen Reckungsbereich von
0,5-3%, während der 48-Stunden-Intervall nur eine Ab
nahme von 5% zeigte.
Die Wichtigkeit der Wartezeit zwischen dem Kaltwalzen und
dem Recken für die Gesamteigenschaften des Bleches ist
in Fig. 4 dargestellt, wo die CIE-Werte als Funktion der
Streckgrenze für verschiedene Zeitintervalle zwischen dem
Kaltwalzen und dem Recken aufgetragen sind. Im Bereich der
Streckgrenzen über 68 ksi (1 ksi = 6,89 N/mm2) kann das
Material, welches zwischen 24-48 Stunden nach dem Kaltwalzen
gehalten wurde, im Bereich zwischen 1,5-3% gereckt
werden, ohne wesentlichen Verlust der CIE-Zähigkeit. Im
Gegensatz hierzu zeigt das Material, welches nur 2-8 Stun
den vor dem Recken halten wurde, CIE-Werte, die nach dem
Recken um nur 1,5-2,5% um 15-20% niedriger sind.
Die Festigkeit bei 2324-T39 resultiert aus einer komplexen
Kombination von natürlicher Auslagerung (d. h. GP-Zonen-
Bildung) und Kaltbearbeitung. Wenn gesättigte Mischkristall-
Materialien, solche wie 2324-T39 Blechprodukte, kaltgewalzt
werden, dann gibt es eine starke Wechselwirkung zwischen dem
Überschuß an Störstellen (solute) in den Mischkristallen
(solid solution) und der Versetzungsverteilung, die durch
die Kaltbearbeitung eingeführt wird. Wenn eine ausreichende
Zeit verstrichen ist, damit das Material ein metastabiles
Gleichgewicht erreichen kann, dann ist der Überschuß an
Störstellen in den Mischkristallen zwischen den GP (Guinier-
Preston) -Zonen und den Versetzungen verteilt.
Die Inkubationszeit oder Haltezeit zwischen dem Abschrecken
und der Kaltbearbeitung bestimmt, wie der Überschuß an
Störstellen zwischen diesen Störungen verteilt ist. Je
länger z. B. die Inkubationszeit, desto mehr entwickelt
wird die GP-Zonen-Verteilung vor der Kaltbearbeitung. Des
halb sind weniger zusätzliche Störstellen zur Verteilung
auf die Versetzungen verfügbar. Umgekehrt wird die GP-
Zonen-Verteilung vor der Kaltbearbeitung um so weniger
entwickelt, je kürzer die Inkubationszeit ist. Deshalb
steht eine große Menge von Störstellen für die Entmischung
zu Versetzungen zur Verfügung.
Die Steigerung der Festigkeit, die von dem auf das Kalt
walzen folgenden Recken resultiert, kann einfach als das
Ergebnis einer gesteigerten totalen Kaltbearbeitung ge
wertet werden. Die Kombination Festigkeit-Zähigkeits-
Verhalten ist kompliziert durch die Störstellen-Verteilung.
Im Falle des Reckens innerhalb weniger Stunden (2-8 Stun
den) nach dem Kaltwalzen erscheinen die zusätzlichen Ver
setzungen zu den Mischkristallen, welche durch die Reckungs
operation eingeführt wurden, als gleich oder identisch zu
denen, welche durch das Kaltwalzen eingeführt wurden. Des
halb tritt die Störstellen-Verteilung bei den durch die
Reckung zugefügten Versetzungsstrukturen in nahezu demsel
ben Maße auf, wie bei den durch Kaltwalzen zugefügten Ver
setzungsstrukturen. Die Gesamtversetzungsstruktur (kaltge
walzt + gereckt) wird daher fixiert durch die Störstellen-
Verteilung. Damit eine plastische Deformation eintreten
kann, muß die fixierte Versetzungsstruktur gelöst werden
oder neue Versetzungen müssen geschaffen werden.
Im Falle der Reckung nachdem der natürliche Aushärtungs
prozeß im wesentlichen ein metastabiles Gleichgewicht
erreicht hat, stehen wenig Störstellen für eine Entmischung
an die durch Reckung zugefügte Versetzungsstruktur zur Ver
fügung. Die Zeit, die erforderlich ist, um ein metastabiles
Gleichgewicht zu erreichen, ist durch mehrere Faktoren be
stimmt, wie z. B. die Umgebungstemperatur und die Menge an
Übersättigung von Störstellen in der Legierung. Diese Zeit
könnte im Bereich zwischen ungefähr 12-16 Stunden oder
länger liegen. Das Recken nach einer längeren Haltezeit, wie
wenigstens 24 Stunden, stellt sicher, daß der Zustand der
Legierung ein metastabiles Gleichgewicht erreicht.
Ferner sind die Versetzungen, welche durch das Recken
nach einem Minimum an absichtlicher Wartezeit zugefügt
werden, homogener verteilt, da neue Versetzungsquellen
durch die fixierte kaltgewalzte Struktur aktiviert wer
den. Dieses Material würde infolgedessen eine höhere
wandernde Versetzungsdichte haben, da wenig Fixierung der
durch das Strecken zugefügten Störstellen-Versetzungen ein
tritt. Die höhere Bruchzähigkeit des während 24-48 Stunden
gehaltenen Materials kann deshalb erklärt werden durch die
höheren relativen Mobilitäts- und Homogenitätsbedingungen
seiner Versetzungsverteilung. Die Bruchfestigkeit wird be
günstigt durch eine hohe Versetzungsdichte, weil das Material
leichter auf die einwirkenden Kräfte reagieren kann. Die
vorbeschriebenen experimentellen Verfahren und Tests, bei
denen die Zusammensetzung, Kornstruktur, natürliche Ausla
gerung und Kaltwalzen konstant gehalten wurden, demon
strieren, daß die Verzögerung der endgültigen Reckung die
Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchfestigkeit beein
trächtigt. Wie man aus der Tabelle und den Figuren erse
hen kann, vergrößert sich die Längs-Zugfestigkeit mäßig,
z. B. weniger als 5% bei einer Erhöhung der Reckung von
5 auf 3%.
Was die Streckgrenze anbelangt, resultiert zunehmender
Reckungs-Prozentsatz zwischen 0,5 und 3% in einer signi
fikanten Steigerung der Längs-Streckgrenze, d. h. um mehr
als 10%. Kürzere Zeitintervalle zwischen dem Kaltwalzen
und dem Recken, d. h. 2-8 Stunden, scheinen größere
Festigkeitsteigerungen zu bewirken als längere Zeitinter
valle, d. h. 24-28 Stunden.
Mit zunehmendem Reckungs-Prozentsatz zwischen 0,5 und 3%
verringert sich die durch die Charpy-Schlagenergie-Werte
gemessene Bruchzähigkeit. Das negative Verhältnis der
Veränderung in den Bruchzähigkeitswerten mit zunehmender
Festigkeit wird jedoch unerwartet und stark verringert
durch den Zeitintervall zwischen dem Kaltwalzen und dem
Recken. Einer der signifikanten Vorteile, die durch die
vorliegende Erfindung aufgezeigt werden, ist die Möglich
keit, den Betrag der Reckung ohne unannehmbare Abnahme
der Bruchzähigkeit zu steigern. Als Ergebnis ist das durch
die Erfindung geschaffene Blechprodukt bei den darauffol
genden Bearbeitungs- und Fabrikationsvorgängen leichter zu
handhaben als Blechprodukte, die durch das vorbekannte Ver
fahren erzeugt werden.
Wie durch die experimentellen Versuche und verschiedene
Verfahrensfolgen nachgewiesen wurde, wird durch das Vor
sehen einer Wartezeit zwischen 24 und 48 Stunden oder
länger, zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken die Bruch
zähigkeit nur um 5-10% bei einer 3%igen Reckung verrin
gert. Im Gegensatz hierzu werden nach einer Wartezeit von
nur 2-8 Stunden zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken
die Bruchzähigkeitswerte um annähernd 20% verringert, wenn
das Recken sogar mit einer niedrigeren Reckung von 2,5%
durchgeführt wird.
Durch das Vorsehen einer absichtlichen Wartezeit zwischen
dem Kaltwalzen und dem Recken wird ein verbessertes Blech
produkt geschaffen, welches nicht eine große negative Ver
änderung im Bruchverhalten, verglichen mit einem Blechpro
dukt, welches einer Reckung innerhalb einer kurzen, auf
das Kaltwalzen folgenden Periode, d. h. von 2-8 Stunden
unterworfen wurde, zeigt. Weiterhin wurde gefunden, daß
Steigerungen der Festigkeit nur geringfügig durch die
Zeiten zwischen dem Kaltwalzen und dem Recken beeinflußt
werden. Als solches wird ein Aluminiumlegierungs-Blech
produkt, welches dem Verfahren nach vorliegender Erfindung
unterworfen wurde, geschaffen, mit verbesserter Bruchzähig
keit, während immer nach akzeptable Festigkeitswerte beibe
halten wurden.
Obwohl die oben diskutierten experimentellen Vorgehensweisen
an einem speziellen 2324-T39 Aluminium-Blechprodukt durch
geführt wurden, kann das erfindungsgemäße Verfahren der
Verzögerung des auf eine Kaltwalzoperation folgenden
Reckens bei jeder anderen kaltgewalzten und natürlich
ausgehärteten 2000-Serie-Aluminiumlegierung angewendet
werden. Man glaubt, daß dasselbe mikrostrukturelle Ver
halten, welches wandernde Versetzungsdichte und Nichtver
fügbarkeit von verbleibenden Störstellen zur Folge
hat, in ähnlichen Legierungszusammensetzung ebenfalls
verbesserte Bruchzähigkeit bewirken wird. Z. B. wird von
dem Verfahren erwartet, daß es auch verwendbar zu 2324
ähnlichen Legierungen sein wird, bei denen der Disper
soid bildende Zusatz, welcher bei 2324 Mangan ist, ent
weder modifiziert oder durch andere Dispersoid bildende
Elemente, einzeln oder in Kombination, wie z. B. Zirconium,
Vanadium oder andere seltene Erdelemente ersetzt wird.
Die Erfindung ist auch potentiell brauchbar mit anderen
Aluminiumlegierungssystemen, die Verbesserungen mit na
türlicher Aushärtung zeigen, wie Al-Mg und Al-Zn.
Als solches wurde eine Erfindung gemacht und im Zusammen
hang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen hiervon offen
bart, die erfüllen wird jedes und jedes einzelne Ziel der
Erfindung, wie es vorstehend beschrieben wurde. Die Erfin
dung sieht eine neue und verbesserte Methode der Herstellung
von Aluminiumlegierungs-Blechprodukten vor, die eine ver
besserte Bruchzähigkeit aufweisen.
Natürlich können verschiedene Veränderungen, Modifikationen
und Abänderungen von den Lehren der vorliegenden Erfindung
durch Fachleute durchgeführt werden, ohne von dem beabsich
tigten Sinn und Umfang hiervon abzuweichen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung eines 2000-Serie (U.S. Aluminum
Association) -Aluminiumlegierungs-Blechproduktes, um
fassend:
Formen eines Aluminiumlegierungs-Bleches,
Lösungsglühen des Bleches,
Abschrecken des Bleches,
Auslagern (Aushärten) des Bleches,
Kaltwalzen des Bleches und
Recken, um das Blechprodukt zu formen,
dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kaltwalzen des Bleches eine absichtliche Wartezeit vor dem Recken vorgesehen ist, so daß das Blechprodukt verbesserte Kombinationen von Festigkeit und Bruchzähigkeit auf weist.
Formen eines Aluminiumlegierungs-Bleches,
Lösungsglühen des Bleches,
Abschrecken des Bleches,
Auslagern (Aushärten) des Bleches,
Kaltwalzen des Bleches und
Recken, um das Blechprodukt zu formen,
dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kaltwalzen des Bleches eine absichtliche Wartezeit vor dem Recken vorgesehen ist, so daß das Blechprodukt verbesserte Kombinationen von Festigkeit und Bruchzähigkeit auf weist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wartezeit mindestens 12 Stunden beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Wartezeit zwischen 12 und 16 Stunden be
trägt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit mindestens
14 Stunden beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Wartezeit mindestens
18 Stunden beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit zwischen
24 und 48 Stunden beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das kaltgewalzte Blech in der absichtlichen Wartezeit ein metastabiles
Gleichgewicht erreicht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bleich während des Reckens zwischen 1% und 3% gereckt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aluminiumlegierung aus der 2000-Serie die 2324-Aluminim-Legierung
ist.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/816,682 US5273594A (en) | 1992-01-02 | 1992-01-02 | Delaying final stretching for improved aluminum alloy plate properties |
CA002088423A CA2088423C (en) | 1992-01-02 | 1993-01-29 | Delaying final stretching for improved aluminum alloy plate properties |
GB9301751A GB2274655B (en) | 1992-01-02 | 1993-01-29 | Method for making improved aluminium alloy plate |
DE4303248A DE4303248C2 (de) | 1992-01-02 | 1993-02-04 | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech |
JP5047545A JPH06240425A (ja) | 1992-01-02 | 1993-02-12 | 改良されたアルミニウム合金板の製造方法 |
FR9301604A FR2701491B1 (fr) | 1992-01-02 | 1993-02-12 | Procédé de fabrication d'une plaque en alliage d'aliminium amélioré. |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/816,682 US5273594A (en) | 1992-01-02 | 1992-01-02 | Delaying final stretching for improved aluminum alloy plate properties |
CA002088423A CA2088423C (en) | 1992-01-02 | 1993-01-29 | Delaying final stretching for improved aluminum alloy plate properties |
GB9301751A GB2274655B (en) | 1992-01-02 | 1993-01-29 | Method for making improved aluminium alloy plate |
DE4303248A DE4303248C2 (de) | 1992-01-02 | 1993-02-04 | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech |
JP5047545A JPH06240425A (ja) | 1992-01-02 | 1993-02-12 | 改良されたアルミニウム合金板の製造方法 |
FR9301604A FR2701491B1 (fr) | 1992-01-02 | 1993-02-12 | Procédé de fabrication d'une plaque en alliage d'aliminium amélioré. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4303248A1 DE4303248A1 (de) | 1994-08-11 |
DE4303248C2 true DE4303248C2 (de) | 2002-12-12 |
Family
ID=27543455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4303248A Expired - Lifetime DE4303248C2 (de) | 1992-01-02 | 1993-02-04 | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5273594A (de) |
JP (1) | JPH06240425A (de) |
CA (1) | CA2088423C (de) |
DE (1) | DE4303248C2 (de) |
FR (1) | FR2701491B1 (de) |
GB (1) | GB2274655B (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5273594A (en) * | 1992-01-02 | 1993-12-28 | Reynolds Metals Company | Delaying final stretching for improved aluminum alloy plate properties |
US5897720A (en) * | 1995-03-21 | 1999-04-27 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Aluminum-copper-magnesium-manganese alloy useful for aircraft applications |
EP0817870A4 (de) * | 1995-03-21 | 1998-08-05 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Verfahren zum herstellen von aluminiumflugzeugblechen |
US5769972A (en) * | 1995-11-01 | 1998-06-23 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Method for making can end and tab stock |
WO1999031287A1 (en) * | 1997-12-12 | 1999-06-24 | Aluminum Company Of America | Aluminum alloy with a high toughness for use as plate in aerospace applications |
FR2782463B1 (fr) * | 1998-08-24 | 2000-09-29 | Pechiney Rhenalu | Procede d'amelioration de la planeite d'une tole metallique |
US6325869B1 (en) * | 1999-01-15 | 2001-12-04 | Alcoa Inc. | Aluminum alloy extrusions having a substantially unrecrystallized structure |
DE19924596C2 (de) * | 1999-05-28 | 2001-05-17 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Herstellung eines Mikrostrukturapparates |
US20060118217A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-08 | Alcoa Inc. | Method of manufacturing heat treated sheet and plate with reduced levels of residual stress and improved flatness |
US8920533B2 (en) | 2008-10-10 | 2014-12-30 | Gkn Sinter Metals, Llc | Aluminum alloy powder metal bulk chemistry formulation |
US9314826B2 (en) | 2009-01-16 | 2016-04-19 | Aleris Rolled Products Germany Gmbh | Method for the manufacture of an aluminium alloy plate product having low levels of residual stress |
DE102018115850B3 (de) | 2018-06-29 | 2019-10-02 | Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbands mit hoher Festigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4294625A (en) * | 1978-12-29 | 1981-10-13 | The Boeing Company | Aluminum alloy products and methods |
DE4113352C2 (de) * | 1991-04-24 | 1996-05-23 | Hoogovens Aluminium Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumblechen |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4336075A (en) * | 1979-12-28 | 1982-06-22 | The Boeing Company | Aluminum alloy products and method of making same |
US4808248A (en) * | 1986-10-10 | 1989-02-28 | Northrop Corporation | Process for thermal aging of aluminum alloy plate |
CA2049840C (en) * | 1990-08-27 | 2002-04-23 | Edward L. Colvin | Damage tolerant aluminum alloy sheet for aircraft skin |
CA2056750A1 (en) * | 1990-12-03 | 1992-06-04 | Delbert M. Naser | Aircraft sheet |
US5273594A (en) * | 1992-01-02 | 1993-12-28 | Reynolds Metals Company | Delaying final stretching for improved aluminum alloy plate properties |
-
1992
- 1992-01-02 US US07/816,682 patent/US5273594A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-01-29 GB GB9301751A patent/GB2274655B/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-29 CA CA002088423A patent/CA2088423C/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-04 DE DE4303248A patent/DE4303248C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-12 JP JP5047545A patent/JPH06240425A/ja active Pending
- 1993-02-12 FR FR9301604A patent/FR2701491B1/fr not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4294625A (en) * | 1978-12-29 | 1981-10-13 | The Boeing Company | Aluminum alloy products and methods |
DE4113352C2 (de) * | 1991-04-24 | 1996-05-23 | Hoogovens Aluminium Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumblechen |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Dr. Langerweder: Unterschiede und Möglichkeiten der Abgrenzung zwischen Kalt- und Warmformgebung von Metallen. In: Metall, 23, 1969, H. 10, S. 1030-1034 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2701491B1 (fr) | 1996-02-02 |
GB2274655B (en) | 1996-11-20 |
CA2088423A1 (en) | 1994-07-30 |
GB9301751D0 (en) | 1993-03-17 |
FR2701491A1 (fr) | 1994-08-19 |
US5273594A (en) | 1993-12-28 |
JPH06240425A (ja) | 1994-08-30 |
CA2088423C (en) | 2003-08-05 |
GB2274655A (en) | 1994-08-03 |
DE4303248A1 (de) | 1994-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2953182C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Legierungsproduktes aus einer Aluminiumlegierung | |
DE69912850T2 (de) | Herstellungsverfahren eines produktes aus aluminium-magnesium-lithium-legierung | |
DE69125436T3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Blech aus einer Aluminiumlegierung | |
DE3586264T2 (de) | Aluminium-lithium-legierungen. | |
DE68928676T2 (de) | Erzeugnis aus einer Aluminium-Legierung mit verbesserten Kombinationen der Festigkeit, der Zähigkeit und der Korrosionsbeständigkeit | |
DE3621671C2 (de) | ||
DE69326838T3 (de) | Zähe aluminiumlegierung mit kupfer und magnesium | |
DE69915365T2 (de) | Beschädigungstolerantes Aluminiumlegierungsprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE69836569T3 (de) | Verfahren zur Erhöhung der Bruchzähigkeit in Aluminium-Lithium-Legierungen | |
DE10393136T5 (de) | Al-Cu-Mg-Si Legierung und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE112004000596T5 (de) | Hochfeste Al-Zn-Legierung und Verfahren zum Herstellen eines solchen Legierungsprodukts | |
DE2223114A1 (de) | Verfahren zur Waermebehandlung von Legierungen auf Nickel-Eisen-Basis und dafuer insbesondere geeignete Legierungen | |
DE10393144T5 (de) | Al-Cu Legierung mit hoher Toleranz gegenüber Beschädigungen | |
DE10392805T5 (de) | Verfahren zum Herstellen einer hochfesten Al-Zn-Mg-Cu-Legierung | |
DE3411760A1 (de) | Verfahren zur herstellung von blech oder band aus einem walzbarren einer aluminiumlegierung | |
DE4303248C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech | |
DE3823476C2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumlegierung mit verbesserten Scherschneideigenschaften | |
AT502313B1 (de) | Verfahren zum herstellen einer hochschadenstoleranten aluminiumlegierung | |
DE10232159B4 (de) | Verschleißfester gestreckter Körper aus Aluminiumlegierung, Herstellungsverfahren dafür und dessen Verwendung für Kolben für eine Auto-Klimaanlage | |
DE69304009T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Blech aus Al-Mg - Legierung für Pressformen | |
DE68913561T2 (de) | Aluminium-Lithium-Legierungen. | |
DE69029146T2 (de) | Verbesserungen bei aluminiumlegierungen | |
DE3247873C2 (de) | ||
DE60006670T2 (de) | Wärmebehandlung für geformte produkte aus aluminium-legierung | |
DE3486352T2 (de) | Aluminium-Lithium-Legierung. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ON | Later submitted papers | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |