DE942660C

DE942660C - Gegen Spannungskorrosion bestaendige Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung

Info

Publication number: DE942660C
Application number: DEP15557D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Brenner; Dr-Ing Willi Feldmann
Original assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1940-09-11
Filing date: 1940-09-11
Publication date: 1956-05-03

Description

Gegen Spannungskorrosion beständige Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung Es ist bekannt, daß Legierungen des Aluminiums mit Magnesium und Zink durch Aushärtung eine erhebliche Festigkeitssteigerung erfahren können. Trotz der ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften ist eine Einführung der Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen in die Technik bisher nicht möglich gewesen, weil diese Legierungen in hohem Maße empfindlich gegen Spannungskorrosion sind, d. h. sie gehen bei gleichzeitigem Vorhandensein eines korrodierenden Mediums und mechanischer Beanspruchung schon bei verhältnismäßig geringer Belastung zu Bruch.
Es gibt zwei Wege, die Empfindlichkeit der aushärtbaren Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen gegen Spannungskorrosion herabzusetzen. Bestimmte Legierungszusätze, wie Vanadin oder Mangan, verbessern die Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen in dieser Hinsicht, andererseits kann man durch bestimmte Wärmebehandlungsverfahren eine Erniedrigung der Spannungskorrosionsempfindlichkeit erzielen.
Eines der Wärmebehandlungsverfahren, die eine solche günstige Wirkung ausüben, besteht darin, die Legierung nach dem Homogenisierungsglühen von der Glühtemperatur verzögert abzukühlen. Die Abkühlung muß dabei langsamer erfolgen als bei dem üblichen Abschrecken in kaltem Wasser, beispielsweise an der Luft oder im Ofen oder auch stufenweise in Medien von Temperaturen zwischen Glühtemperatur und Raumtemperatur.
Es liegt nun nahe, beide Wege miteinander zu kombinieren, um auf diese Weise eine weitere Herabsetzung der Empfindlichkeit gegen Spannungskorrosion zu erhalten. Dabei hat es sich jedoch gezeigt, daß Legierungen, denen Vanadin zur Erniedrigung der Spannungskorrosion zugesetzt ist, erheblich an Festigkeit verlieren, da die Aushärtbarkeit beeinträchtigt wird. Der Vanadingehalt verschlechtert also die Unterkühlbarkeit. An Stelle einer Verbesserung der Legierung erhält man durch die Kombination also eine Verschlechterung in bezug auf die notwendigen Festigkeitseigenschaften.

Es wurde nun gefunden, daß bei gleichzeitigem Zusatz - von Mangan die beschrieenen Wärmebehandlungsverfahren ohne solche nachteiligen Wirkungen angewendet werden können. Setzt man daher den Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen gleichzeitig Vanadin und Mangan zu, so kann man sie nach dem beschriebenen Wärmebehandlungsverfahren veredeln und erhält eine erhöhte Beständigkeit gegen Spannungskorrosion und gleichzeitig gute Festigkeitseigenschaften. Es sei noch erwähnt, daß durch den Manganzusatz auch die allgemeine Korrosionsbeständigkeit verbessert wird. Solche Legierungen enthalten daher 2 bis 120/, Zink, o,i bis 504 Magnesium, o,oi bis 2 % Vanadin, o, i bis 2 % Mangan,

Aushärtung Abschreckung Legierung x Legierung 2 Legierung 3

i00° 2r/@ Tage Wasser ............ 513 51,5 48,5

Luft .............. 35,5 42,0

47,5

Raumtemperatur 9 Tage Wasser .......... . . 43,0 42,5 42,5

Luft ..............

35,5 38,0 40,5

Die Zahlentafel läßt erkennen, daß bei der nur Vanadin enthaltenden Legierung i, die die besten Festigkeitswerte erreichen läßt, die Unterschiede zwischen den in Wasser abgeschreckten Proben am größten sind. Die luftabgeschreckten Proben erreichen bei der zoo°-Aushärtung beispielsweise nur 69 % der Zugfestigkeit der wasserabgeschreckten Proben. Bei Raumtemperatüraushärtung ist der Unterschied geringer.

Dieser Unterschied wird durch den Manganzusatz (Legierung 2) verringert. Es ist klar, daß diese Wirkung von der Höhe des Mangangehalts abhängig ist, und daß der Festigkeitsunterschied zwischen Wasser-und Luftabschreckung durch weiteren Manganzusatz verkleinert wird. Der Unterschied ist am geringsten bei der vanadinfreien, nur Mangan enthaltenden Legierung 3.
Der Manganzusatz zu vanadinhaltigen Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen macht sich im Zusammenhang mit der verlangsamten Abkühlung von der Glühtemperatur zum Zweck der Erniedrigung der Spannungskorrosion besonders bei Legierungen mit hohen Zink- und Magnesiumgehalten bemerkbar, da die Wirkung auf einer Beeinflussung der Unterkühlbarkeit beruht. Daher wird bei Legierungen mit Rest Aluminium, wobei mit höherem Zink- und Magnesiumgehalt auch der Mangangehalt vorzugsweise hoch gewählt wird.

Die folgenden Beispiele mögen die Erfindung . erläutern: Beispiel i i mm dicke Bleche aus drei Legierungen mit etwa gleichem Gehalt an Zink und Magnesium und weiteren Gehalten an Vanadin und/oder Mangan wurden bei 45o° 2 Stunden geglüht und dann von jeder Legierung je ein Blech in Wasser und in Luft abgekühlt. Die Auslagerung erfolgte in zwei Versuchsreihen. Nach dieser Zeit wurden aus den Blechen Zerreißproben hergestellt, deren Festigkeitswerte aus der Aufstellung ersichtlich sind

1 Zn Mg V 1 Mn 1 Al

Legierung i ...... 6 3 o,25 - Rest

2 ....... 6 3 0,30 0,4 Rest

- 3 ....... 6 3 - 0,4 Rest

Glühung 2 Stunden bei 450°C

Abkühlung .... a) Abschrecken in Wässer

b) Abkühlen in Luft

Auslagerung ... i. 9 Tage bei Raumtemperatur

2. 2i/2 Tage bei ioo°

geringeren Gehalten an Zink und Magnesium, bei denen die Übersättigung des Mischkristalles geringer ist und bei denen an die Unterkühlbarkeit während der Abkühlung geringere Anforderungen gestellt werden, die Wirkung des Mangans nicht so groß sein.

Folgende Versuchsergebnisse sollen dies zeigen: Es: wurden wiederum Bleche aus drei verschiedenen Legierungen mit jeweils gleichem Zink- bzw. Magnesiumgehalt untersucht, die zum Teil Vanadin-und/oder Manganzusätze enthielten. Die Bleche wurden nach der Abschreckung in Luft bzw. Wasser bei ioo° gelagert und der Anstieg der Härte während der Lagerung messend verfolgt:

Zn Mg V Mn 1 AI

Legierung 4........ 4,5 2,3 -o,3 - Rest

5........ 4,5 - 2:3 0',3 0,4 Rest

- 6........ 4,5 2,3 0,4 Rest

Glühung 2 Stunden bei 45o°

Abkühlung ......... a) Abschrecken in Wasser

b) Abkühlen in Luft

Auslagerung bei ioo°..

Die Ergebnisse der Härtemessungen sind in den Schaubildern in Abhängigkeit von der Lagerdauer dargestellt. Die Kurven zeigen, daß der Unterschied bei der nur Vanadin enthaltenden Legierung am größten ist. Er ist zeitlich nicht ganz konstant und erreicht nach 8tägiger Lagerdauer etwa 80/,. Er ist also wesentlich kleiner als bei Legierung z im Beispiel r. Durch den Manganzusatz wird bei Legierung 2 der Unterschied geringer. Die Kurven liegen näher beieinander. Bei Legierung 3, die nur :Mangan als Zusatz enthält, konnte kein Unterschied im Kurvenverlauf gefunden werden.

Bei größerer Blechstärke, bei der infolge der langsameren Abkühlung in Luft die Unterschiede zwischen Wasser- und Luftabschreckung allgemein größer sind, wird der ungünstige Einfluß des Vanadins und dessen Verbesserung durch den Manganzusatz auch bei Legierungen mit niedrigen Zink- und Magnesiumgehalten hervortreten.

Claims

PATENTANSPRICHE: r. Gegen Spannungskorrosion beständige, aushärtbare Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 2 bis 120/, Zink, o,r bis 5 °/o Magnesium, o,or bis o,5 °/o Vanadin, o, z bis 10/, Mangan, Rest Aluminium, besteht und nach dem Glühen von der Glühtemperatur langsamer als bei dem üblichen Abschrecken in kaltem Wasser auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
2. Legierung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß bei höherem Zink- und Magnesiumgehalt auch der Mangangehalt hoch ist.
3. Legierung nach Anspruch z oder 2, gekennzeichnet durch einen Magnesiumgehaltvon z bis 5 °/,.