KR20220084288A - 알루미늄 합금 정밀 플레이트 - Google Patents

알루미늄 합금 정밀 플레이트 Download PDF

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KR20220084288A
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실비에 아르세네
페터 랏체브
나콜라스 칼라브레토
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콩스텔리움 이수와르
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Abstract

본 발명은, 뒤따르는 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 제조되는, 8 내지 50 mm의 두께를 갖는 플레이트들로서, 상기 알루미늄 합금의 조성은, 중량%로, Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; Cr: 0.1 - 0.3 및 Zr: 0.06 - 0.15로부터 선택되는 적어도 하나의 원소; Ti < 0.15; Cu < 0.4; Zn < 0.1; 각각 < 0.05 그리고 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인 것인, 플레이트에, 그리고 상기 플레이트들을 제조하기 위한 방법에, 관한 것이다. 본 발명에 따른 플레이트들은 특히, 기계의 구성 요소들을, 예를 들어 조립 또는 검사 장비를, 생산하기 위한 정밀 플레이트들로서 특히 유용하다. 본 발명에 따른 플레이트들은, 특히 기계가공 단계들 동안 개선된 치수 안정성을 갖는 가운데, 충분한 정적 기계적 특성들 및 탁월한 양극 산화 적합성을 갖는다.

Description

알루미늄 합금 정밀 플레이트
본 발명은, 특히 정밀 평판(slab)으로서 사용하도록 의도되는, 6xxx 시리즈의 알루미늄 합금으로 이루어지는 플레이트에 관한 것이다.
우수한 치수 안정성은, 일반적으로 두께가 8 내지 150 mm인, 정밀 플레이트들을 사용하는 응용 분야를 위해 매우 중요하다. 이와 같은 유형의 제품은, 일반적으로, 특히 조립 또는 검사 장비용 기준 시트들과 같은, 기계 구성 요소들을 생산하기 위해 사용된다. 이러한 적용을 위해, 기계가공 도중 플레이트의 임의의 변형을 가능한 한 감소시키는 것이 특히 중요하며, 이는 사전 기계가공 또는 최종 수정의 부가적인 작업들을 회피할 수 있도록 한다.
특허출원 EP2263811은, 그의 표면이 0.2 mm 이하의 평탄도를 갖도록 기계가공된 압연 제품에 관한 것이다. 본 특허출원의 일 실시예에 따르면, 합금은, 0.3 내지 1.5 질량%의 Mg, 0.2 내지 1.6 질량%의 Si 그리고, 부가적으로, 0.8 질량% 이하의 Fe, 1.0 질량% 이하의 Cu, 0.6 질량% 이하의 Mn, 0.5 질량% 이하의 Cr, 0.4 질량% 이하의 Zn, 및 0.1 질량% 이하의 Ti로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 함유하며, 나머지는, Al 및 불가피한 불순물이다.
특허출원 WO2014/060660은, 중량%로, Si: 0.4 - 0.7; Mg: 0.4 - 0.7; Ti 0.01 - < 0.15, Fe < 0.25; Cu < 0.04; Mn < 0.4; Cr 0.01 - < 0.1; Zn < 0.04; 각각 < 0.05 및 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인, 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 이루어지는, 적어도 10 mm의 두께를 갖는 플레이트를 기계가공 및 표면 처리함으로써 획득되는 진공 챔버 구성 요소에 관한 것이다.
특허출원 WO2018/162823은, 중량%로, Si: 0.4 - 0.7; Mg: 0.4 - 1.0; 중량%로서의 Mg/Si 비율이 1.8 미만이고; Ti: 0.01 - 0.15; Fe: 0.08 - 0.25; Cu < 0.35; Mn < 0.4; Cr: < 0.25; Zn < 0.04; 각각 < 0.05 및 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 이루어지는, 적어도 10 mm의 두께를 갖는 플레이트를 기계가공 및 표면 처리함으로써 획득되는 진공 챔버 구성 요소로서, 상기 플레이트의 입자 크기는, ASTM E112에 따라 L/TC 평면에서 측정되는 평균 선형 차단 길이가, 표면과 1/2 두께 사이에서 적어도 350/㎛인 것을 특징으로 하는 진공 챔버 구성 요소에 관한 것이다.
특허출원 US2010018617은, 합금 원소로서, 0.1 내지 2.0% Mg, 0.1 내지 2.0% Si 및 0.1 내지 2.0% Mn, 함량이 각각 0.03 질량% 이하로 한정되는 Fe, Cr 및 Cu를 포함하며, 그리고 나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 구성되는, 양극 산화 처리용 알루미늄 합금을 개시한다. 이 출원은, 특히 550 ℃ 초과 그리고 600 ℃ 이하의 온도에서의 균질화 처리를 교시한다.
특허출원 CN108239712는, 항공용 6082 알루미늄 합금으로 이루어지는 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 6082 알루미늄 합금 시트의 화학적 성분은, 중량%로, 1.0% 내지 1.3% Si, 0.1% 내지 0.3% Fe, 0.05% 내지 0.10% Cu, 0.5% 내지 0.8% Mn, 0.6% 내지 0.9% Mg, 0.06% 내지 0.12% Zn, 0.05% 이하의 Cr, 0.05% 이하의 Ti 그리고 나머지 Al 및 불가피 원소들을 포함한다.
특허출원 CN108239713은, 전자 제품용 알루미늄 합금 시트 및 알루미늄 합금 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 전자 부품의 외관을 위한 알루미늄 합금 시트의 화학적 성분은, 중량%로, 0.3% 내지 0.4% Si, 0.10% 이하의 Fe, 0.05% 이하의 Cu, 0.05% 이하의 Mn, 0.45% 내지 0.55% Mg, 0.05% 이하의 Zn, 0.05% 이하의 Cr, 0.05% 이하의 Ti 그리고 나머지 Al 및 불가피 원소를 포함한다.
6XXX 제품군의 합금들은 더불어, 단조용으로 알려져 있다.
특허출원 WO2017/207603은, 2 mm 내지 30 mm 범위의 두께를 가지며 그리고 중량%로, Si 0.65 - 1.4%, Mg 0.60 - 0.95%, Mn 0.40 - 0.80%, Cu 0.04 - 0.28%, Fe 최대 0.5%, Cr 최대 0.18%, Zr 최대 0.20%, Ti 최대 0.15%, Zn 최대 0.25%, 각각 < 0.05%, 총량 < 0.2%의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함하는 조성을 가지며, 그리고 실질적으로 재결정화되지 않은 미세 구조를 갖는, 6xxx 시리즈의 열간 적층 반가공 알루미늄 합금으로 이루어지는 단조 블랭크를 개시한다. 본 출원은 또한, 6xxx 시리즈의 열간 적층 알루미늄 합금으로 이루어지는 그와 같은 단조 재료의 제조 방법에 관한 것이다. 단조 블랭크를 제조하기 위한 방법은, 응력 이완를 포함하지 않으며, 그리고 기계가공 도중의 치수 안정성은, 단조에 의해 크게 열간 변형되도록 의도되는 이러한 유형의 제품에 대한 기준이 될 수 없다.
특허출원 US2005/095167은, 중량%로, 실리콘 0.9 - 1.3, 마그네슘 0.7 - 1.2, 망간 0.5 - 1.0, 구리 0.1 미만, 철 0.5 미만, 크롬 0.25 미만, 티타늄 0.1 미만, 아연 0.2 미만, 지르코늄 및/또는 하프늄 0.05 - 02, 및 기타 불가피한 불순물들인 조성을 가지며, 크롬 및 망간 및 지르코늄 및/또는 하프늄의 총량은 중량 기준으로 적어도 0.4이고, 마그네슘 실리사이드 침전물 외에도 혼합된 알루미늄/실리콘 결정이 존재하는 것인, 일반적으로 단조에 의해 열간 성형된, 알루미늄 합금으로 제작되는 부품 또는 반가공 부품을 개시한다. 다시 한번, 상기 단조 블랭크를 제조하기 위한 방법은, 응력 이완를 포함하지 않으며, 그리고 기계가공 도중의 치수 안정성은, 단조에 의해 크게 열간 변형되도록 의도되는 이러한 유형의 제품에 대한 기준이 될 수 없다.
특히 기계가공 단계들 도중에 개선된 치수 안정성을 갖는 가운데, 충분한 정적 기계적 특성들 및 탁월한 양극 산화 적합성을 갖는, 6XXX 시리즈의 알루미늄 합금의 개선된 플레이트들, 특히 정밀 플레이트들에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 제1 목적은, 8 내지 50 mm의 최종 두께를 갖는 알루미늄 합금 플레이트를 제조하기 위한 방법으로서,
a) 압연 잉곳(rolling ingot)이, 중량%로, Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; Cr: 0.1 - 0.3 및 Zr: 0.06 - 0.15로부터 선택되는 적어도 하나의 원소; Ti < 0.15; Cu < 0.4; Zn < 0.1; 각각 < 0.05 및 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인, 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 주조되고,
b) 상기 압연 잉곳은 균질화되며,
c) 상기 압연 잉곳은, 적어도 12 mm의 두께를 갖는 플레이트를 획득하기 위해, 적어도 340 ℃의 온도에서 압연되고,
d) 선택적으로, 그에 따라 획득되는 상기 플레이트의 열처리 및/또는 냉간 압연이 수행되며,
e) 선택적으로 열처리 및/또는 냉간 압연된, 상기 플레이트의 용체화 열처리가 수행되며, 그리고 상기 플레이트는 담금질되고,
f) 그에 따라 용체화 열처리되고 담금질된 상기 플레이트는, 1 내지 5%의 영구 연신율을 동반하는 제어된 신장에 의해 응력 이완되며,
g) 그에 따라 신장된 상기 플레이트의 시효처리(aging)가 수행되고,
h) 선택적으로, 그에 따라 시효처리된 상기 플레이트는, 적어도 8 mm의 최종 두께를 갖는 플레이트를 획득하기 위해 기계가공되는 것인, 방법이다.
본 발명의 제2 목적은, 플레이트로서, 본 발명에 따른 방법에 의해 획득될 수 있는, 중량%로, Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; Cr: 0.1 - 0.3 및 Zr: 0.06 - 0.15로부터 선택된 적어도 하나의 원소; Ti < 0.15; Cu < 0.4; Zn < 0.1; 각각 < 0.05 및 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인 것인, 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 제조되는, 8 내지 50 mm 사이의 고 두께를 갖는 것인, 플레이트이다.
본 발명의 다른 목적은, 특히, 기계의 구성 요소들을, 예를 들어 조립 또는 검사 장비를, 생산하기 위한 정밀 플레이트로서의 본 발명에 따른 플레이트의 용도이다.
도 1은 합금 A로 제조되는 제품(도 1a) 및 합금 B로 제조되는 제품(도 1b)의 25 mm 두께로 열간 압연한 이후의 단면 @L/TC의 입상 구조를 보여준다.
도 2는, 20 mm 및 25 mm의 최종 두께를 갖는 합금 A 및 B로 이루어지는 플레이트들에 대해, 두께의 1/12에서 측정되는 종방향의 테일러(Taylor) 인자 및 두께의 1/2에서 측정되는 종방향의 테일러 인자를 보여준다.
도 3은 편향의 차이를 측정하기 위해 구현된 단계들을 도시한다. 도 3a는 바의 편향에 대한 초기 측정을 보여주고, 도 3b는 두께의 1/4을 제거하기 위한 기계가공을 보여주며, 그리고 도 3c는 제2 측정을 보여준다.
합금들은, 당업자에게 알려진 알루미늄 협회(AA)의 규칙에 합치하도록 지정된다. 야금 상태에 대한 정의들은, 유럽 표준 EN 515에 나타난다. 달리 언급되지 않는 한, EN12258-1의 정의들이, 적용된다.
달리 언급하지 않는 한, 조성들은, 중량%로 표시된다.
달리 언급하지 않는 한, 정적 기계적 특성들, 다시 말해서 극한 인장 강도(Rm), 0.2% 연신율에서 통상적인 항복 강도(Rp0 .2) 및 파단 연신율(A%)은, ISO 6892-1에 따른 인장 시험에 의해 결정되고, 샘플링 및 테스트 방향은, EN 485-1에 의해 규정된다.
본 발명에 따르면, 중량%로, Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; Cr: 0.1 - 0.3 및 Zr: 0.06 - 0.15로부터 선택된 적어도 하나의 원소; Ti < 0.15; Cu < 0.4; Zn < 0.1; 각각 < 0.05 및 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인, 조성을 선택함에 의해 그리고 본 발명에 따른 방법에 의해 획득되는, 6XXX 시리즈의 알루미늄 합금으로 이루어지는 개선된 플레이트들, 특히 정밀 플레이트들은, 특히 기계가공 단계들 도중에 개선된 치수 안정성을 갖는 가운데, 충분한 정적 기계적 특성들 및 탁월한 양극 산화에 대한 적합성을 갖는다.
본 발명에 따른 조성은, 특히, 제품들의 기계가공 도중에 낮은 변형을 획득하는 것을 가능하게 한다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은, 본 발명에 따른 조성이 열간 압연 이후에 두께 전체에 걸쳐 본질적으로 재결정화되지 않은 구조를 획득하는 것을 가능하게 하며, 이는 놀랍게도, 용체화 열처리 및 담금질, 응력 이완 및 시효처리 이후에, 매우 낮은 내부 응력을 갖는 그리고 그에 따라 기계가공 도중에 거의 변형되지 않는 제품을 획득하는 것을 가능하게 한다고 생각한다.
본 발명자들은 특히, AA6082 합금의 표준 조성과 비교하여, 다량의 Mn 그리고, Cr 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 존재가 특성을 개선할 수 있도록 한다는 사실을, 발견하였다.
따라서, Mn 함량은, 0.65 내지 1.0 중량% 사이이다. 바람직하게는, 최소 Mn 함량은, 0.70%, 유리하게는 0.75%, 그리고 우선적으로는 0.80% 또는 심지어 0.85%이다. 바람직하게, 최대 Mn 함량은, 0.95%이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 Mn 함량은, 0.8 내지 1.0 중량% 사이이다.
유사한 이유로, Cr: 0.1 - 0.3% 및 Zr: 0.06 - 0.15%로부터 선택되는, 적어도 하나의 재결정화 방지 원소의 존재가, 필요하다. Cr은, 본 발명의 맥락에서, 바람직한 재결정화 방지 원소이다. 바람직하게도, 최소 Cr 함량은, 0.12%, 유리하게는 0.15%, 그리고 우선적으로는 0.18%이다. 바람직하게도, 최대 Cr 함량은, 0.28%, 유리하게는 0.25%, 그리고 우선적으로는 0.23%이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 Cr 함량은, 0.15 내지 0.25 중량% 사이이며, 그리고 상기 Zr 함량은, 0.05 중량% 미만이다. 만약 Zr이 단독으로 또는 Cr과 조합으로 첨가되는 경우, 바람직한 함량은, 0.08 - 0.13%이다.
Fe를 추가하는 것이, 또한 필요하다. 따라서, Fe 함량은, 0.05 내지 0.35 중량% 사이이다. 바람직하게도, 최소 Fe 함량은, 0.06%, 유리하게는 0.07%, 그리고 우선적으로는 0.08%이다. 바람직하게도, 최대 Fe 함량은, 0.30%, 유리하게는 0.25%, 그리고 우선적으로는 0.15%이며, 이는 특히 열간 압연 이후에 유리한 본질적으로 재결정화되지 않은 입상 구조를 획득하는 데 기여할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 Fe 함량은, 0.08 내지 0.15 중량% 사이이다.
Mg 및 Si가, Mg2Si의 형성에 덕택으로, 요구되는 기계적 특성을 달성하기 위해, 첨가된다.
상기 Mg 함량은, 0.6 내지 1.2 중량% 사이이다. 바람직하게도, 최소 Mg 함량은, 0.61%, 유리하게는 0.62%, 그리고 우선적으로는 0.63%이다. 바람직하게도, 최대 Mg 함량은, 1.1%, 유리하게는 1.0%, 그리고 우선적으로는 0.9% 또는 심지어 0.8%이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 Mg 함량은, 0.6 내지 0.8 중량% 사이이다.
상기 Si 함량은, 0.7 내지 1.3 중량%이다. 바람직하게도, 최소 Si 함량은, 0.72%, 유리하게는 0.75%, 그리고 우선적으로는 0.80%이다. 바람직하게도, 최대 Si 함량은, 1.2%, 유리하게는 1.1%, 그리고 우선적으로는 1.0% 또는 심지어 0.95%이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 Si 함량은, 0.8 내지 1.0 중량% 사이이다. 바람직하게도, 상기 Si 함량은, 실리콘 상(silicon phase)의 존재를 통해 기계적 특성을 추가로 강화하도록 하기 위해, 상기 Mg 함량보다 크며 그리고 우선적으로 Si/Mg는, 1.1보다 크며, 그리고 더욱 우선적으로는 1.2 또는 심지어 1.3보다 크다.
상기 Ti 함량은, 0.15 중량% 미만이다. 특히, 주조 도중에 입자 크기를 제어하기 위해, Ti를 첨가하는 것이 유리할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 Ti 함량은, 0.01 내지 0.05 중량% 사이이다.
상기 Cu 함량은, 0.4 중량% 미만이다. 더 높은 기계적 특성을 획득하기 위한 본 발명의 일 실시예에서, Cu가 첨가되며, 그리고 그의 함량은, 0.1 내지 0.3 중량% 사이이다. 그러나, 바람직한 실시예에서, Cu가 첨가되지 않으며 그리고 단지 불가피한 불순물로서 존재하며, 그의 함량은, 특히 양극 산화에 대한 적합성을 저하시키지 않도록 하기 위해, 0.05 중량% 미만 그리고 바람직하게는 0.04 중량% 미만이다.
상기 Zn 함량은, 0.1 중량% 미만이다. 본 발명의 일 실시예에서, Zn이 첨가되며 그리고 그의 함량은 0.05 내지 0.1 중량% 사이이다. 그러나, 바람직한 실시예에서, Zn이 첨가되지 않으며 그리고 단지 불가피한 불순물로서 존재하며, 그의 함량은, 0.05 중량% 미만이다.
다른 원소들이, 각각 0.05 중량% 미만 및 총량 0.15 중량% 미만의 함량으로 불가피한 불순물로서 존재할 수 있으며, 나머지는 알루미늄이다.
본 발명에 따른 제조 방법은, 주조, 균질화, 열간 압연, 선택적 열처리 및/또는 냉간 압연, 용체화 열처리, 담금질, 응력 이완, 시효처리 및 선택적 기계가공 단계를 포함한다.
제1 단계에서, 압연 잉곳이, 바람직하게 직접 냉각을 동반하는 수직 반연속 주조에 의해, 본 발명에 따른 조성을 갖는 알루미늄 합금으로부터 주조된다. 그에 따라 획득된 잉곳은, 후속 단계들 이전에, 스캘핑(scalping), 즉 기계가공될 수 있다. 다음에, 상기 압연 잉곳은 균질화된다. 바람직하게도, 균질화 온도는, 550 ℃ 미만이다. 본 발명의 유리한 실시예에서, 상기 균질화 온도는, 515 ℃ 내지 545 ℃ 사이이다. 다음에, 열간 압연이, 균질화 직후에 또는, 냉각 및, 적어도 340 ℃, 바람직하게는 적어도 370 ℃ 그리고 우선적으로는 적어도 380 ℃의 온도로 재가열한 이후에, 적어도 12 mm 두께의 플레이트를 획득하기 위해 실행된다. 열간 압연 온도는, 적어도 340 ℃, 바람직하게는 적어도 350 ℃ 그리고 바람직하게는 적어도 360 ℃ 또는 심지어 적어도 370 ℃로 유지되는 것이 바람직하다. 상기 열간 압연 온도는, 바람직하게, 450 ℃ 이하 그리고 우선적으로는 420 ℃ 이하이다. 상기 열간 압연의 출구 온도는 바람직하게, 410 ℃ 이하 그리고 바람직하게는 400 ℃ 이하이다. 상기 열간 압연 온도가 너무 높으면, 입자 크기가 너무 커지고, 이는 기계가공 도중에 치수 안정성을 손상시킨다. 바람직하게도, 열간 압연 도중의 패스들(passes)의 최대 압연기 드래프트(draft)는, 50% 미만, 바람직하게는 45% 미만 그리고 바람직하게는 40% 미만, 또는 더욱 바람직하게는 35% 미만이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 열간 압연 패스들의 최대 압연기 드래프트는, 상기 열간 압연의 출구 두께에 의존하며, 그리고 또한 상기 두께의 1.56배에서 5.9를 뺄셈한 값에 1/100을 곱한 값 미만이며, 예를 들어, 25 mm의 출구 두께에 대해, 열간 압연 도중 각각의 패스의 압연기 드래프트는, 우선적으로 25의 1.56에서 5.9를 뺄셈한 값에 1/100을 곱한 값, 즉 33.1% 미만이다. 상기 조성, 균질화 및 열간 압연 조건의 조합은, 열간 압연 제품의 두께 전체에 걸쳐 본질적으로 재결정화되지 않은 구조를 획득하는 것을 가능하게 한다. 상기 두께 전체에 걸쳐 본질적으로 재결정화되지 않았다는 것은, 두께 내에서의 위치와는 상관없이 재결정화의 정도가 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만이라는 것을 의미한다.
특히 그에 따라 열간 압연된 플레이트를 복원하는 것을 가능하게 하는, 열처리가, 선택적으로, 유리하게 300 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서, 이어서 실행될 수 있을 것이다, 일반적으로 10 내지 50%의 냉간 압연이, 선택적으로, 열처리에 이어서 또는 독립적으로 실행될 수 있을 것이다.
따라서, 그에 따라 열간 압연된 그리고 선택적으로 열처리 및/또는 냉간 압연된 플레이트는, 다음에 용체화 열처리와 이어지는 담금질을 겪는다. 상기 용체화 열처리는 바람직하게, 510 ℃ 내지 570 ℃의 온도에서 실행된다. 상기 담금질은, 일반적으로 침지 또는 냉각수의 분무에 의해 수행된다. 다음에, 그에 따라 용체화 열처리되고 담금질된 상기 플레이트는, 1 내지 5%, 우선적으로는 1.5 내지 3%의 영구 연신율을 동반하는 제어된 신장에 의해, 응력 이완된다. 상기 응력 이완 단계는, 낮은 내부 응력을 획득하기 위해 필수적이며 그리고 그에 따라 제어된 신장에 의한 응력 이완은, 균일한 소성 변형을 보장하기 위해 일정한 단면의 기하학적 형상으로 제한되며, 그리고 그에 따라 복잡한 형상을 갖는 단조 제품들에는 적용되지 않는다.
시효처리는, 바람직하게는 T6, T651 또는 T7 상태를 획득하기 위해, 일반적으로 150 ℃ 내지 210 ℃의 온도에서, 최종적으로 실행된다.
일 실시예에서, 그에 따라 시효처리된 상기 플레이트는, 적어도 8 mm의 최종 두께를 갖는 플레이트를 획득하기 위해, 최종적으로 기계가공된다. 유리하게, 면당 적어도 1 mm, 바람직하게는 적어도 1.5 mm 또는 바람직하게는 적어도 2 mm가, 정밀한 플레이트를 획득하기 위해, 기계가공된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 획득될 수 있는 플레이트들은, 특히 유리한 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 플레이트의 기계적 특성들은, 특히 유리하다. 바람직하게도, 본 발명에 따른 플레이트들은, 적어도 240 MPa, 우선적으로는 적어도 250 MPa, 그리고 바람직하게는 적어도 260 MPa의 항복 강도(Rp0 .2(LT)), 및/또는 적어도 280 ㎫, 우선적으로는 적어도 290 ㎫ 그리고 바람직하게는 적어도 300 ㎫의 극한 인장 강도(Rm(LT)), 및/또는 적어도 8%, 우선적으로는 적어도 10% 그리고 바람직하게는 적어도 12%의 파단 연신율(A%)을 갖는다.
본 발명에 따른 플레이트들은, 낮은 수준의 내부 응력을 갖는다. 따라서, 방향들(L 및 LT)에서의 최대 편향 차이에 압연 출구 두께를 곱한 값은, 4 미만 그리고 바람직하게는 3 미만이다. 최대 편향 차이 값을 획득하기 위해 고려되는 편향들에 관한 차이들은, 첫째로 치수 400 mm x 30 mm x 압연 출구 두께의 치수를 갖는 바에 대해 측정되는 편향과 그의 두께의 1/4로 기계가공한 이후의 동일한 바에 대해 측정되는 편향 사이에서의 편향 차이이며, 그리고 둘째로 상기 이전 바, 즉 상기 압연 출구 두께에 대해 상기 두께의 1/4로 기계가공한 이후의 바에 대해 측정되는 편향과 그의 두께의 1/4로 보충 기계가공된 이후의 상기 이전 막대에 대해 측정되는 편향 사이에서의 편향 차이이며, 모든 편향 측정들은, 390 mm 간격의 2개의 지지대 상에 배치되는 바와 더불어 이루어지고, 그리고 상기 편향들은, mm 단위로 표시되며, 모든 측정들은, 기계가공의 선택적인 최종 단계 이전에 그리고 상기 2가지 방향(L 및 LT)에서 이루어진다.
본 발명에 따른 제품의 텍스처(texture) 또한 유리하다. 결정학적 텍스처는, 3차원의 수학적 함수로 설명될 수 있다. 이와 같은 함수는, 당업계에서는 배향 밀도 함수(ODF)로서 알려져 있다. 이는, dg 내부에서의 배향(g)을 갖는 재료의 부피 분율(dV/V)로서 정의된다:
Figure pct00001
여기서 (φ1, Φ, φ2)는, 배향(g)을 설명하는 오일러 각들(Euler angles)이다.
각각의 플레이트의 ODF는, 전통적인 텍스처 측각기 상에서의 X선 회절에 의해 측정되는 4개의 극점도(pole figure)를 사용하여, 구면함수 방법(spherical harmonics method)에 의해 측정된다. 본 발명의 맥락에서, 상기 극점도들의 측정은, 플레이트들을 통해 절반으로 절단된 샘플들에서 이루어졌다.
상기 ODF에 포함된 정보는, 상기 텍스처들을 이산화된 오일러 공간에 포함된 입자들의 비율로서 설명하기 위해, 당업자에게 알려진 바와 같이, 단순화되었다. 테일러 인자는, 전위 슬립에 의해 소성적으로 변형되는 결정의 경향을 설명하는 것을 가능하게 하는 기하학적 인자이다. 이는, 결정 배향뿐만 아니라 재료에 부과되는 변형 상태를 고려한다. 이와 같은 인자는, 변형되기 쉬운 "연질" 입자를 나타내는 낮은 값의 테일러 인자와는 달리, 수많은 슬립 시스템들의 활성화를 필요로 하는 "경질" 입자를 나타내는 테일러 인자의 중요한 값을, 항복 강도의 곱셈 인자로서, 나타낼 수 있다. 다결정 집합체의 경우, 모든 입자들의 소성 거동을 나타내는 평균 테일러 인자를 계산하는 것이 가능하다. 상기 텍스처 측정으로부터, 주어진 응력 방향에 대한 테일러 인자는, 테일러(GI Taylor Plastic Strain in Metals, J. Inst. Metals, 62, 307-324; 1938)에 의해 설명된 방법에 따라 계산되었다.
초기 테일러 모델로부터 파생된 수많은 방법들이, 테일러 인자를 계산하기 위해 존재하며, 그리고 실질적으로 상이한 테일러 인자 값들을 제공할 수 있다. 이와 같은 차이들을 완화하기 위해, 본 발명자들은, 절대값들보다는 테일러 인자 비율들을 비교했다.
본 발명에 따른 플레이트들에 대해, 상기 두께의 1/12에서 측정되는 종방향의 테일러 인자와 상기 두께의 1/2에서 측정되는 종방향의 테일러 인자 사이의 비율은, 0.90 내지 1.10 사이, 바람직하게는 0.92 내지 1.08 사이, 그리고 바람직하게는 0.95 내지 1.05 사이이며, 상기 측정은, 선택적인 최종 기계가공 단계 이전에 이루어진다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트들은, 특히 기준 플레이트, 검사 도구 또는 템플릿(template)을 제조하기 위한, 정밀 플레이트로서 사용된다. 이는, 본 발명에 따른 플레이트들이 특히 기계가공 단계들 도중에 개선된 치수 안정성을 갖는 가운데, 충분한 정적 기계적 특성들 및 탁월한 양극 산화 적합성을 갖기 때문이다.
예
본 예에서, 압연 잉곳들이, 그의 조성이 표 1에 주어지는 합금으로부터 준비되었다. 합금 A가 기준 합금인 가운데, 합금 B 및 합금 C는 본 발명에 따른 합금이다.
합금들 Cr Fe Mg Mn Si Ti Zn Cu
A 0.06 0.25 0.67 0.60 0.94 0.02 0.02 0.02
B 0.21 0.11 0.65 0.93 0.96 0.02 0.01 0.01
C 0.20 0.10 0.67 0.87 0.92 0.02 0.00 0.00
중량%로 나타낸 합금들의 조성
평판들은, 535 ℃에서 균질화되었으며, 그리고 환경에 따라 20 내지 35 mm의 두께로 열간 압연되었다. 열간 압연 진입 온도는, 390 내지 410 ℃ 사이였으며, 그리고 압연 종료 온도는, 적어도 340 ℃의 값으로 유지되었다. 최종 패스에 대응하는 열간 압연 패스 도중의 가장 큰 감소는, 표 2에 주어진다. 그에 따라 획득된 플레이트들은, 540 ℃에서 용체화 열처리되었고, 담금질되었으며, 제어된 신장에 의해 응력 이완되었으며, 그리고 T651 상태를 획득하기 위해 시효처리되었다. 상기 시효처리 조건은, 165 ℃에서 8시간이었다. 마지막 단계에서, 5 mm(면당 2.5 mm)의 기계가공이 실행되었고, 따라서 최종 두께는, 압연 종료 두께보다 5 mm 작았다.
인장 정적 기계적 특성들, 달리 표현하면 극한 인장 강도(Rm), 0.2% 연신율에서의 통상적 항복 강도(Rp0.2) 및 파단 연신율(A%)은, 긴 횡단 방향(LT)에서의 NF EN ISO 6892-1 (2016)에 따른 인장 테스트에 의해 결정되었으며, 샘플링 및 테스트 방향은, EN 485 (2016)에 의해 규정된다. 상기 샘플링은, 최종 기계가공 단계 이전에 수행된다. 상기 특성화는, 긴 횡단 방향에서 이루어졌다.
상기 결과들이 표 2에 주어진다.
합금들 열간 압연 패스 도중의 최대 감소 최종 두께 (mm) Rp0.2 (LT)
MPa		 Rm (LT)
MPa		 Ag% A%
A Y61803 44% 20 281 326 11.3 15.3
B Y61781 41% 20 281 319 8.6 15.1
B Y61779 42% 25 285 323 8.3 14.2
B Y61783 38% 30 285 326 8.6 14.9
C Z65438 36% 25 276 310 8.1 14.1
C Z65439 36% 30 277 311 7.5 13.4
정적 기계적 특성들
잔류 응력은, ¼ 및 ½ 두께에서 L 또는 LT 방향으로 기계가공된 바들 상의 평균 편향을 측정함으로써, 기계가공 이전에 플레이트 상에서 평가되었다.
전체 두께 바들은, 상기 플레이트의 최종 기계가공 이전에 톱질함으로써, 상기 L 및 LT 방향에서, 샘플링된다. 샘플링 방향은 다음과 같다.
- L 방향 바의 경우: 430 mm(L 방향) x 35 mm(LT 방향) x 두께
- LT 방향 바의 경우: 450 mm(LT 방향) x 35 mm(L 방향) x 두께.
다음에, 바들은, 길이(L) = 400 mm, 폭(I) = 30 mm, 및 두께(e)(플레이트의 두께)를 갖는 바를 획득하기 위해, 기계가공된다. 압연 직후의 면들(L-LT)은, 기계가공되지 않아, 상기 기계가공된 바들의 두께가 상기 플레이트의 두께로 유지된다.
편향 측정을 위해, 상기 바는, 390 mm 이격된 2개의 지지대 상에 배치된다(상기 지지대들은 도 3a에서 삼각형들(1)로 표시됨). 이동 센서(도 3a에서 화살표(2)로 표시됨)가 상기 바의 편향을 측정하기 위해 사용된다.
상기 단계들은 다음과 같다:
- mm 단위로 표시되는 편향(L ini) 및 편향(LT ini)의 참조값을 제공하는, 바의 편향에 대한 초기 측정이, 이루어진다(도 3a 참조).
- 다음에 상기 바는, 그 두께의 1/4을 제거하도록 기계가공된다(도 3b의 다이어그램 참조).
- mm 단위로 표시되는 편향(L 1/4) 및 편향(LT 1/4)의 참조값을 제공하는, 제2 측정이 이루어진다(도 3c 참조).
- 상기 바는, 그의 두께의 부가적인 1/4을 제거하기 위해 다시 한번 기계가공된다. 그러면 초기 두께의 1/2만 남는다.
- mm 단위로 표시되는 편향(L 1/2) 및 편향(LT 1/2)의 참조값을 제공하는, 제3 측정이 이루어진다
각각의 기계가공 단계에서, 가열은, 이루어지는 편향 측정에 관한 기계가공 조건의 임의의 영향을 방지하기 위해, 10 ℃로 제한된다.
L 및 LT 방향에 대해, ¼과 초기 사이의 그리고 이어서 ½과 ¼ 사이의 편향 차이가, 아래 표 3에 표시된다. 최대 편향의 차이가 압연 출구 두께에 의해 곱셈된 값이, 또한 표시된다.
합금들 압연 출구 두께 최종
두께
(mm)		 편향 차이 (mm) 최대 편향 차이*
압연 출구 두께
편향
L 1/4-
편향
L ini		 편향
L 1/2-
편향
L 1/4 		편향 LT1/4-
편향
LT ini		 편향
LT 1/2- 편향 LT1/4
A 25 20 0.205 0.177 0.127 0.038 5.13
B 25 20 0.115 0.043 0.08 0.009 2.88
B 30 25 0.057 0.004 0.025 0.041 1.71
B 35 30 0.002 0.058 0.036 0.067 2.35
C 30 25 0.012 0.021 0.022 0.064 1.92
C 25 30 0.024 0.031 0.032 0.043 1.51
기계가공된 바들 상에서 측정되는 편향들
기준 합금의 경우, 상기 방향들(L 및 LT)에서의 최대 편향 차이에 압연 출구 두께를 곱한 값은, 5.1 초과인 반면, 본 발명에 따른 합금의 경우 상기 값은, 항상 3 미만이다.
입상 구조는, 열간 압연 후 특정 테스트에 대해 특성화되었다. 그 결과는 도 1에 도시된다. 도 1a는 두께 25 mm로 열간 압연한 이후의 합금 A의 양극 산화 이후의 입상 구조를 보여준다. 도 1b는 두께 25 mm로 열간 압연한 이후의 합금 B의 양극 산화 이후의 입상 구조를 보여준다. 도 1a에 있어서, 재결정 영역이 표면 가까이에서 관찰되는 반면, 도 1b에 있어서는 이 영역이 관찰되지 않으며, 상기 입상 구조는, 열간 압연 제품의 두께 전체에 걸쳐 섬유 상이며, 즉 재결정화되지 않는다.
제품의 텍스처가, 상기 종방향의 테일러 인자를 획득하기 위해, L/LT 평면에서 50 x 50 mm의 샘플에 대해, 측정되었다. 그 결과는 표 4에 제시된다. 본 발명에 따른 제품의 경우, 두께의 1/12에서의 테일러 인자와 두께의 1/2에서의 테일러 인자 사이의 비율은, 기준 제품에 대한 것보다 상당히 작았다.
합금들 최종 두께 (mm) 위치 T/12에서의 테일러 인자 위치 T/2에서의
테일러 인자		 테일러 인자 비율 T/12 / T/2
A Y61803 20 1.12 0.99 1.13
B Y61781 20 1.12 1.05 1.07
B Y61779 25 1.07 1.08 0.99
측정된 테일러 인자들

Claims (15)

  1. 8 내지 50 mm 사이의 최종 두께를 갖는 알루미늄 합금 플레이트를 제조하기 위한 방법으로서,
    a) 압연 잉곳(rolling ingot)이, 중량%로, Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; Cr: 0.1 - 0.3 및 Zr: 0.06 - 0.15로부터 선택되는 적어도 하나의 원소; Ti < 0.15; Cu < 0.4; Zn < 0.1; 각각 < 0.05 및 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인, 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 주조되고,
    b) 상기 압연 잉곳은 균질화되며,
    c) 상기 압연 잉곳은, 적어도 12 mm의 두께를 갖는 플레이트를 획득하기 위해, 적어도 340 ℃의 온도에서 압연되고,
    d) 선택적으로, 그에 따라 획득된 상기 플레이트의 열처리 및/또는 냉간 압연이 수행되며,
    e) 선택적으로 열처리 및/또는 냉간 압연된, 상기 플레이트의 용체화 열처리가 수행되며, 그리고 상기 플레이트는 담금질되고,
    f) 그에 따라 용체화 열처리되고 담금질된 상기 플레이트는, 1 내지 5%의 영구 연신율을 동반하는 제어된 신장에 의해 응력 이완되며,
    g) 그에 따라 신장된 상기 플레이트의 시효처리가 수행되고,
    h) 선택적으로, 그에 따라 시효처리된 상기 플레이트는, 적어도 8 mm의 최종 두께를 갖는 플레이트를 획득하기 위해 기계가공되는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Mn 함량은 0.8 내지 1.0 중량% 사이인 것인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 Cr 함량은 0.15 내지 0.25 중량% 사이이며 그리고 상기 Zr 함량은 0.05 중량% 미만인 것인, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Fe 함량은 0.08 내지 0.15 중량% 사이인 것인, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Cu 함량은, 0.05 중량% 미만이며, 그리고 바람직하게는 0.04 중량% 미만인 것인, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 균질화 온도는 515 ℃ 내지 545 ℃ 사이인 것인, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    열간 압연 온도는 적어도 350 ℃에서 유지되며, 그리고 열간 압연 도중의 패스들(passes)의 최대 압연기 드래프트(rolling mill draft)는 50% 미만인 것인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    열간 압연 온도는 적어도 350 ℃에서 유지되며, 그리고 열간 압연 도중의 패스들의 최대 압연기 드래프트는 50% 미만인 것인, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    열간 압연 온도는, 450 ℃ 이하이며, 그리고 바람직하게는 420 ℃ 이하인 것인, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    열간 압연의 출구 온도는, 410 ℃ 이하이며, 그리고 바람직하게는 400 ℃ 이하인 것인, 방법.
  11. 플레이트로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 획득될 수 있는, 중량%로, Si: 0.7 - 1.3; Mg: 0.6 - 1.2; Mn: 0.65 - 1.0; Fe: 0.05 - 0.35; Cr: 0.1 - 0.3 및 Zr: 0.06 - 0.15로부터 선택된 적어도 하나의 원소; Ti < 0.15; Cu < 0.4; Zn < 0.1; 각각 < 0.05 및 총량 < 0.15의 기타 원소들, 나머지 알루미늄인 것인, 조성을 갖는 알루미늄 합금으로 제조되는, 8 내지 50 mm 사이의 두께를 갖는 것인, 플레이트.
  12. 제11항에 있어서,
    적어도 240 MPa, 바람직하게는 적어도 250 MPa, 바람직하게는 적어도 260 MPa의 항복 강도(Rp0.2(LT)), 및/또는 적어도 280 ㎫, 우선적으로 적어도 290 ㎫ 및 바람직하게는 적어도 300 ㎫의 극한 인장 강도(Rm(LT)), 및/또는 적어도 8%, 우선적으로 적어도 10% 및 바람직하게는 적어도 12%의 파단 연신율(A%)을 갖는 것인, 플레이트.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    방향들(L 및 LT)에서의 최대 편향 차이에 압연 출구 두께를 곱한 값이, 4 미만, 그리고 바람직하게는 3 미만이 되도록, 최대값을 획득하기 위해 고려되는 편향의 차이들은, 첫째로 치수 400 mm x 30 mm x 압연 출구 두께의 바에 대해 측정되는 편향과 그의 두께의 1/4로 기계가공한 이후의 동일한 바에 대해 측정되는 편향 사이의 편향 차이이며, 그리고 둘째로 이전 바에 대해 측정되는 편향과 그의 두께의 1/4로 보충 기계가공된 이후의 상기 이전 막대에 대해 측정되는 편향 사이의 편향 차이이고, 모든 편향 측정들은 390 mm 간격의 2개의 지지대 상에 배치되는 바와 더불어 이루어지며, 그리고 편향들은 mm 단위로 표시되며, 모든 측정들은 선택적인 최종 기계가공 단계 이전에 이루어지는 것인, 플레이트.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    두께의 1/12에서 측정되는 종방향의 테일러 인자와 두께의 1/2에서 측정되는 종방향의 테일러 인자 사이의 비율이, 0.90 내지 1.10 사이, 바람직하게는 0.92 내지 1.08 사이, 그리고 바람직하게는 0.95 내지 1.05 사이이며, 측정은, 선택적인 최종 기계가공 단계 이전에 이루어지는 것인, 플레이트.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 플레이트의 용도로서,
    특히, 기계들의 구성 요소들을, 예를 들어 조립 또는 검사 장비를, 생산하기 위한, 정밀 플레이트로서의 용도.
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