EP0104139B1 - Aluminiumlegierung - Google Patents

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EP0104139B1
EP0104139B1 EP83810377A EP83810377A EP0104139B1 EP 0104139 B1 EP0104139 B1 EP 0104139B1 EP 83810377 A EP83810377 A EP 83810377A EP 83810377 A EP83810377 A EP 83810377A EP 0104139 B1 EP0104139 B1 EP 0104139B1
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aluminium alloy
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Pius Schwellinger
Alois Ried
Jürgen Timm
Manfred Heckler
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Alcan Holdings Switzerland AG
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Schweizerische Aluminium AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon

Definitions

  • the invention relates to aluminum alloys of the genus AIMgSi.
  • Such hardenable alloys are used in most of the manufacturing processes customary for aluminum alloys, for example for extrusion, rolling and hot pressing products. Such products can then be subjected to a heat aging treatment to achieve high strength.
  • the silicon and magnesium contents are selected and, if necessary, further alloying elements, for example up to 1% manganese, up to 1% copper or up to 0.35% chromium, are added.
  • Vanadium additives are also known to reduce the quenching sensitivity of extruded products.
  • An aluminum alloy is known from FR-A-2 078 965 with 0.4 to 1.0% Mg, 0.4 to 0.9% Si, 0.03 to 0.4% Cr, 0.03 to 0.2% Zr, up to 0.50% Zn, up to 0.30% Cu, up to 0.15 % Fe, up to 0.15% V, up to 0.10% Ti, 0.03-0.4 Mn and up to 0.008% B.
  • this object is achieved by an aluminum alloy which consists of 0.3 to 1.0% magnesium, 0.3 to 1.2% silicon, 0.1 to 0.5% iron, 0.05 to 0.20% vanadium, to 0.4% copper, a manganese content that is 1/4 to 2 / 3 of the iron content, and optionally a cobalt content that is 1/4 to 1/2 of the iron content, the rest is aluminum and impurities.
  • the fine-grained recrystallized state which is mainly due to the vanadium content, increases the cold formability of rolled and pressed products. Furthermore, it contributes to more uniform material properties and increases the strength level compared to coarse-grained recrystallized structure. In addition, the pressability is promoted in all its aspects.
  • Manganese which is in a range from 1/4 to 2/3 of the iron content, forms ternary phases together with aluminum, silicon and iron, which, thanks to their dimensions and distribution, significantly increase toughness. A manganese / iron ratio between 1/3 and 1/2 has proven to be particularly favorable.
  • Iron contents below 0.25% are particularly suitable to prevent edge cracking and the occurrence of press fleas during extrusion.
  • cobalt is added in a proportion by weight of 1/4 to 1/2 that of iron.
  • the ternary phases formed from Al, Co, Fe and Mn prevent embrittlement by means of their shape and arrangement. This also improves the pressability. However, if the manganese or cobalt content is above the specified limits, the pressability is reduced again.
  • the Cu content which contributes to the increase in strength without significantly increasing the required hot-forming force, should not exceed 0.25% if susceptibility to corrosion is to be specifically avoided.
  • Alloys 1 to 3 were processed into extruded products.
  • the alloys (E) according to the invention differ from the conventional ones (H) in particular in the better bendability of the thermally hardened profiles.
  • Alloys 4 were processed into hot pressed parts (forged).
  • the thermoformability of 4 U was significantly better than that of 4 H. While the hot-hardened forgings made of 4 H had considerable coarse grain and thus, in addition to the uneven and in places deep strengths, could not be decoratively anodized, the workpiece made of 4 E was characterized by very fine grain .
  • Alloys 5 were processed into sheet metal and deformed before heat hardening.
  • the sheet 5 E showed both in the deep drawing ability, as well in the toughness better values.

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Description

  • Die Erfindung betrifft Aluminiumlegierungen der Gattung AIMgSi. Solche aushärtbaren Legierungen werden bei den meisten, bei Aluminiumlegierungen üblichen Herstellungsverfahren eingesetzt, beispielsweise für Strangpress-, Walz- und Warmpress-Produkte. Solche Produkte können dann zur Erreichung hoher Festigkeiten einer Warmauslagerungsbehandlung unterzogen werden. Je nach gewünschter Festigkeit des Produkts werden die Silizium- und Magnesiumgehalte gewählt und gegebenenfalls noch weitere Legierungselemente, beispielsweise bis zu 1 % Mangan, bis zu 1 % Kupfer oder bis zu 0.35 % Chrom zugesetzt. Speziell zur Verringerung der Abschreckempfindlichkeit von Strangpressprodukten sind auch Vanadiumzusätze bekannt. Aus der FR-A-2 078 965 ist eine Aluminiumlegierung bekannt mit 0.4 bis 1.0 % Mg, 0.4 bis 0.9 % Si, 0.03 bis 0.4 % Cr, 0.03 bis 0.2 % Zr, bis 0.50 % Zn, bis 0.30 % Cu, bis 0.15 % Fe, bis 0.15 % V, bis 0.10 % Ti, 0,03-0,4 Mn und bis 0.008 % B.
  • All diese Massnahmen zur Erreichung einer gewissen Festigkeit gehen jedoch auf Kosten einer oder mehrerer anderen wünschbaren Eigenschaften, wie Zähigkeit, Biegbarkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und, speziell bei Strangpressprodukten, gleichmässige Oberfläche, Abwesenheit von Pressflöhen, gute Längspreßschweissnähte, Möglichkeit zum Verpressen komplizierterer Profile sowie Einsatz wirtschaftlicher Pressgeschwindigkeiten.
  • In Kenntnis dieser Schwierigkeiten bei der Wahl einer in aller Hinsicht befriedigenden Legierung hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, für den Bereich der aushärtbaren AIMgSi-Legierungen solche Legierungszusätze zu finden, welche für alle Festigkeitsstufen und unter Anwendung der üblichen Fertigungswege Produkte ermöglichen, welche den vielseitigen Anforderungen genügen.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Aluminiumlegierung gelöst, welche aus 0.3 bis 1.0 % Magnesium, 0.3 bis 1.2 % Silizium, 0.1 bis 0.5 % Eisen, 0.05 bis 0.20 % Vanadium, bis 0.4 % Kupfer, einem Mangangehalt, der 1/4 bis 2/3 des Eisengehalts beträgt, sowie wahlweise einen Kobaltgehalt, der 1/4 bis 1/2 des Eisengehalts beträgt, Rest Aluminium und Verunreinigungen besteht.
  • Diese Zusätze führen dazu, dass diese Legierungen nach einer Warmumformung oder einer Lösungsglühung feinkörnig rekristallisiert vorliegen und die eisenhaltigen Teilchen günstiger verteilt sind. Diese beiden Eigenschaften bewirken eine Vielzahl vorzüglicher Verhaltensweisen der erfindungsgemässen Werkstoffe.
  • Der vorallem durch den Vanadiumgehalt begründete feinkörnig rekristallisierte Zustand erhöht die Kaltverfombarkeit von Walz- und Pressprodukten. Im weiteren trägt er zu gleichmässigeren Werkstoffeigenschaften bei und erhöht das Festigkeitsniveau im Vergleich zu grobkörnig rekristallisiertem Gefüge. Zudem wird die Pressbarkeit in all ihren Aspekten gefördert. Mangan, das in einem Bereich von 1/4 bis zu 2/3 des Eisengehaltes vorliegt, bildet zusammen mit Aluminium, Silizium und Eisen ternäre Phasen, welche dank ihrer Abmessungen und Verteilung die Zähigkeit wesentlich erhöhen. Ein Mangan/ Eisen-Verhältnis zwischen 1/3 und 1/2 hat sich als besonders günstig erwiesen.
  • Um beim Strangpressen die Kantenrissanfälligkeit und das Auftreten von Pressflöhen zu verhindern, sind Eisengehalte unterhalb 0.25 % besonders geeignet.
  • Soll eine speziell hohe Duktilität erzeugt werden, wird Kobalt in einem Gewichtsanteil von 1/4 bis 1/2 desjenigen des Eisens zugesetzt. Die sich bildenden ternären Phasen aus Al, Co, Fe und Mn verhindern mittels ihrer Form und Anordnung die Versprödung. Auch die Pressbarkeit wird dadurch weiter verbessert. Liegt jedoch der Mangan- oder Kobaltgehalt oberhalb der angegebenen Grenzen, wird die Pressbarkeit wieder reduziert.
  • Der Cu-Gehalt, der zur Festigkeitssteigerung beiträgt, ohne die benötigte Warmumformkraft wesentlich zu erhöhen, sollte 0.25 % nicht übersteigen, falls Korrosionsanfälligkeit speziell vermieden werden soll.
  • In den folgenden Beispielen wurden erfindungsgemässe Legierungen (E) mit herkömmlichen ungefähr gleicher Festigkeit (H) verglichen:
    • Code Typ Si Fe Cu Mn Mg V
    • 1 H AIMgSi 0.5; AA 6060.55.21.02.03.55 - 1 E.39.19.17.06.51.08
    • 2 H AIMgSi 0.8; AA 6005 A.62.21.17.06.55 - 2 E.60.21.17.06.55.10
    • 3 H AIMgSi 1.0; AA 6082 1.00.20.05.90.77 -
    • 3 E.81.19.18.06.60.09
    • 4 H AIMgSi 1.0; AA 6082 1.00.20.05.90.77 -
    • 4 E.78.21.17.06.60.09
    • 5 Hl AIMgSi 1.0; AA 6081 1.00.25.03.35.77 -
    • 5 H2 AA 6009.80.25.35.50.60 -
    • 5 E.79.21.16.08.51.10
  • Die Legierungen 1 bis 3 wurden zu Strangpressprodukten verarbeitet. Die erfindungsgemässen Legierungen (E) unterschieden sich von den herkömmlichen (H) insbesondere durch die bessere Biegefähigkeit der warm ausgehärteten Profile.
  • Die Legierungen 4 wurden zu Warmpressteilen verarbeitet (geschmiedet). Die Warmformbarkeit von 4 E war wesentlich besser als diejenige von 4 H. Während die warmausgehärteten Schmiedeteile aus 4 H erhebliches Grobkorn aufwiesen und somit neben den ungleichmässigen und stellenweise tiefen Festigkeiten nicht dekorativ anodisierbar waren, zeichnete sich das Werkstück aus 4 E durch sehr feines Korn aus.
  • Die Legierungen 5 wurden zu Blech verarbeitet und vor der Warmaushärtung verformt. Das Blech 5 E wies sowohl in der Tiefziehfähigkeit, wie auch in der Zähigkeit bessere Werte auf.

Claims (5)

1. Aluminiumlegierung, dadurch
gekennzeichnet, dass sie aus 0.3 bis 1.0 % Magnesium, 0.3 bis 1.2 % Silizium, 0.1 bis 0.5 % Eisen, 0.05 bis 0.20 % Vanadium, bis 0.4 % Kupfer, einem Mangangehalt, der 1/4 bis 2/3 des Eisengehalts beträgt, wahlweise einem Kobaltgehalt, der 1/4 bis 1/2 des Eisengehalts beträgt. Rest Aluminium und Verunreinigungen besteht.
2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Eisengehalt von 0.15 bis 0.25 %.
3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Kupfergehalt von 0.10 bis 0.25%.
4. Aluminiumlegierung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Vanadiumgehalt von 0.06 bis 0.14 %.
5. Aluminiumlegierung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Mangangehalt von 1/3 bis 1/2 des Eisengehalts.
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