DE102004030021B4

DE102004030021B4 - Gewalztes Produkt

Info

Publication number: DE102004030021B4
Application number: DE200410030021
Authority: DE
Inventors: Marc-Jan De Haas; Peter De Smet
Original assignee: Aleris Aluminum Duffell BVBA
Current assignee: Aleris Aluminum Duffell BVBA
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: CH697192A5; FR2857377B1; DE102004030021A1; FR2857377A1

Abstract

Gewalztes Produkt, insbesondere Blechprodukt, hergestellt durch die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte:
a. Gießen einer Legierung mit der folgenden Zusammensetzung:
Si 0,1–0,45
Mg 0,4–1,2
Cu ≥ 0,1 und < 0,25,
Fe max. 0,40,
Mn max. 0,4,
Cr max. 0,10,
Ti max. 0,1,
V max. 0,25,
Verunreinigungen max. jeweils 0,05, gesamt max. 0,15, Rest Al.
b. Vorwärmen oder Homogenisieren,
c. Warmwalzen,
d. Kaltwalzen,
e. Homogenisieren oder Lösungsglühen,
f. Abschrecken,
g. Altern.

Description

Die Erfindung betrifft ein gewalztes Produkt aus einer Aluminiumlegierung sowie dessen Verwendung.
Aluminiumlegierungen wie die Aluminiumlegierungen der Serie AA6xxx finden weite Verwendung bei vielen Anwendungen und sind aufgrund ihrer angemessen hohen 0,2% Streckgenze und der hohen Zugfestigkeit, der geringen Abschreckempfindlichkeit und der guten Korrosionsbeständigkeit bevorzugt. Allerdings bilden sich in den herkömmlichen Aluminiumlegierungen häufig Risse, wenn sie Stößen ausgesetzt sind, und sie absorbieren nicht wirksam kinetische Energie durch plastische Verformung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein gewalztes Produkt aus einer Aluminiumlegierung vorzusehen, die für Anwendungen geeignet ist, bei welchen eine hohe Kapazität zur Absorption der kinetischen Energie durch plastische Verformung gefordert wird, und die insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen geeignet ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein gewalztes Produkt aus einer Aluminiumlegierung mit reduzierter Rissbildung bei Stößen im Vergleich zu bekannten gewalzten Produkten aus Aluminiumlegierungen vorzusehen.
Nach der Erfindung ist ein gewalztes Produkt, insbesondere Blechprodukt, vorgesehen, hergestellt durch die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte:

a. Gießen einer Legierung mit der folgenden Zusammensetzung, in Gew.-%: Si 0,1–0,45, Mg 0,4–1,20, Cu ≥ 0,1 und < 0,25, Fe max. 0,40, Mn max. 0,4, Cr max. 0,10, Ti max. 0,1, V max. 0,25, Verunreinigungen max. jeweils 0,05, gesamt max. 0,15, Rest Aluminium.
b. Vorwärmen oder Homogenisieren,
c. Warmwalzen,
d. Kaltwalzen,
e. Homogenisieren oder Lösungsglühen,
f. Abschrecken,
g. Altern.

Das gewalzte Produkt der vorliegenden Erfindung ist von guter Festigkeit und hat eine gute Langzeitstabilität sowie eine gute Korrosionsbeständigkeit. Das erfindungsgemäße gewalzte Produkt aus der Aluminiumlegierung hat eine hohe Kapazität für die Absorption kinetischer Energie durch plastische Verformung und widersteht auch der Rissbildung, wenn sie einer Stoßkraft unterworfen wird.
Die Legierung hat einen Mg-Gehalt von 0,40–1,20 Gew.-%, um die Festigkeit zu optimieren, insbesondere bei Verwendung in Kombination mit einem Si-Gehalt von 0,10–0,45 Gew.-%. Das Mg und Si verbinden sich, um verstärkendes Mg₂Si zu bilden, während Mg in fester Lösung ebenfalls verbleibt.
Die Mg₂Si-Präzipitate und Mg in fester Lösung sehen ein zweigipfliges Verstärkungssystem vor. Die Wechselwirkung zwischen Dislokationen und fein dispergierten Präzipitaten z. B. von Mg₂Si wird häufig für die Rissbildung verantwortlich gemacht. Die Pegel von Mg und Si sind in der vorliegenden Erfindung derart eingestellt, dass die Ausfällung von Mg₂Si optimiert ist, um eine Legierung mit ausreichender Festigkeit, aber mit geringer Rissempfindlichkeit herzustellen. Mg kann im Bereich 0,50–1,10 Gew.-% oder 0,70–1,10 Gew.-% oder 0,8–1,10 Gew.-% vorliegen. Si kann im Bereich von 0,15–0,40 Gew.-% oder 0,20–0,40 Gew.-% vorliegen.
Cu liegt in einem Bereich von 0,10 bis < 0,25 Gew.-% vor. Cu erhöht die Matrixfestigkeit der Legierung. Da die Festigkeit der Legierung nach der vorliegenden Erfindung durch eine Überalterungsbehandlung reduziert werden kann, ist es erforderlich, die Matrixfestigkeit der Legierung vorher anzuheben. Wenn Cu weniger als 0,10 Gew.-% ist, kann dieser Effekt nicht erhalten werden. Wenn allerdings mehr als 0,25 Gew.-% Cu vorliegt, werden die Fadenkorrosions- und die Lochkorrosionsbeständigkeit der Legierung inakzeptabel. Cu kann im Bereich von 0,15 bis < 0,25 Gew.-% vorliegen.
Mn liegt im Bereich bis zu 0,40 Gew.-% vor, um die rekristallisierten Körner zu verfeinern und die Struktur wiederzuvereinigen. Mn kann im Bereich von 0,10–0,30 Gew.-% vorliegen, bevorzugt 0,10–0,20 Gew.-% und bevorzugter 0,10–0,15 Gew.-%.
Bis zu 0,25 Gew.-% V können in der Legierung der vorliegenden Erfindung vorliegen. V hat einen vorteilhaften Kornverfeinerungseffekt. Bis zu 0,20 Gew.-% V oder bis zu 0,15 Gew.-% V oder bis zu 0,10 Gew.-% oder bis zu 0,05 Gew.-% V können vorliegen. V kann auch im Bereich von 0,05–0,20 Gew.-% oder 0,10–0,20 Gew.-% oder 0,05–0,15 Gew.-% vorliegen.
Bis zu 0,10 Gew.-% Cr liegt wegen seines Pinning-Effekts auf die Korngrenzen vor, das die Körner verfeinert und die Struktur stabilisiert. Wenn Cr über 0,10 Gew.-% vorliegt, nimmt aufgrund der Tatsache die Wahrscheinlichkeit der Bildung von groben Primärteilchen zu, dass Cr die Löslichkeit von Mn begrenzt.
Ti ist wichtig als ein Kornverfeinerer, und der bevorzugte Bereich für Ti ist nicht mehr als 0,1 Gew.-%. Bis zu 0,05 Gew.-% Ti können ebenfalls vorliegen.
Bis zu 0,40 Gew.-% Fe liegt vor. Fe trägt zur Dispersionsverstärkung und zur Kornverfeinerung bei. Über 0,40 Gew.-% von Fe sind schädlich, was die Korrosionsbeständigkeit angeht. Fe kann im Bereich von 0,10–0,30 Gew.-% vorliegen.
Der Rest ist Al und Verunreinigungen. Jede Verunreinigung liegt mit maximal 0,05 Gew.-% vor, und der Gesamtbetrag an Verunreinigungen ist maximal 0,15 Gew.-%.
Das erfindungsgemäße gewalzte Produkt aus der Aluminiumlegierung kann für ein Bauteil zur Absorption von kinetischer Energie durch plastische Verformung verwendet werden. Das erfindungsgemäße gewalzte Produkt aus der Aluminiumlegierung kann für ein Fahrzeugbauteil zur Absorption von kinetischer Energie durch plastische Verformung verwendet werden.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen gewalzten Produkts aus der Aluminiumlegierung umfasst folgende aufeinanderfolgenden Schritte:

a. Gießen,
b. Vorwärmen oder Homogenisierung,
c. Warmwalzen,
d. Kaltwalzen,
e. Homogenisieren oder Lösungsglühen,
f. Abschrecken,
g. Altern.

Dieses Verfahren gibt dem erfindungsgemäßen gewalzten Produkt, das aus der Aluminiumlegierung hergestellt ist, gute kinetische Energieabsorptionseigenschaften bei einem vernünftigen Kostenniveau.
Zum Gießen der Aluminiumlegierung zu Blöcken können sowohl kontinuierliche als auch halbkontinuierliche Gießverfahren verwendet werden. Der direkte Kokillenguss ist bevorzugt.
Nach dem Gießen wird die Aluminiumlegierung bei einer Temperatur zwischen 450°C–600°C und bevorzugter zwischen 500°C –575°C homogenisiert.
Nach der Homogenisierung wird die Aluminiumlegierung auf eine Zwischendicke warmgewalzt, bevor sie in einem oder mehreren Durchgängen auf eine Endstärke kaltgewalzt wird.
Nach dem Kaltwalzen wird die Aluminiumlegierung lösungsgeglüht, bevor sie mittels Wasser, Sprühwasser oder Wind abgeschreckt wird.
Die Aluminiumlegierung wird natürlich oder künstlich, durch Glühen, auf das gewünschte Niveau mechanischer und physikalischer Eigenschaften gealtert. Um die Wechselwirkung zwischen Präzipitaten und Dislokationen zu reduzieren, ist wichtig, dass die Legierung etwas überaltert oder unteraltert wird.
Das gewalzte Produkt kann zu Bauteilen vieler Arten verarbeitet werden und ist besonders geeignet für Bauteile, die unter anderem eine hohe Kapazität zur Absorption kinetischer Energie durch plastische Verformung erfordern, wie z. B. Fahrzeugbauteile.
Die Erfindung wird nun durch ein Beispiel veranschaulicht, das den Umfang der Erfindung nicht begrenzt.

Element (in Gew.-%) Si Mg Cu Fe Mn Cr Ti V Al & Verunreinigungen

Zusammensetzung 1 0,30 0,90 0,20 0,22 0,12 0,05 0,02 Spur Rest

Zusammensetzung 2 0,30 0,90 0,20 0,22 0,12 0,05 0,02 0,10 Rest
Die Legierungen mit den oben dargelegten Zusammensetzungen 1 und 2 wurden gegossen, bevor sie homogenisiert, kaltgewalzt, lösungsgeglüht, abgeschreckt und gealtert wurden. Ihre mechanischen Eigenschaften wurden im wie abgeschreckten Zustand und im unteralterten, spitzengealterten oder überalterten Zustand untersucht. Die Kapazität zur Absorption kinetischer Energie wurde getestet und für sehr akzeptabel zur Verwendung bei Produkten oder Bauteilen zur Absorption kinetischer Energie durch plastische Verformung befunden, insbesondere für Fahrzeugbauteile.

Claims

Gewalztes Produkt, insbesondere Blechprodukt, hergestellt durch die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte: a. Gießen einer Legierung mit der folgenden Zusammensetzung: Si 0,1–0,45 Mg 0,4–1,2 Cu ≥ 0,1 und < 0,25, Fe max. 0,40, Mn max. 0,4, Cr max. 0,10, Ti max. 0,1, V max. 0,25, Verunreinigungen max. jeweils 0,05, gesamt max. 0,15, Rest Al. b. Vorwärmen oder Homogenisieren, c. Warmwalzen, d. Kaltwalzen, e. Homogenisieren oder Lösungsglühen, f. Abschrecken, g. Altern.
Gewalztes Produkt nach Anspruch 1, bei welchem die Homogenisierung bei einer Temperatur in einem Bereich von 450–600°C durchgeführt wurde.
Gewalztes Produkt nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Mg-Gehalt im Bereich von 0,50–1,10 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Mg-Gehalt im Bereich von 0,70–1,10 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Mg-Gehalt im Bereich von 0,8–1,10 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der V-Gehalt im Bereich von 0,05–0,20 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der V-Gehalt im Bereich von 0,05–0,15 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Si-Gehalt in einem Bereich von 0,15–0,40 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Si-Gehalt in einem Bereich von 0,20–0,40 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Cu-Gehalt in einem Bereich von ≥ 0,15 und < 0,25 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Ti-Gehalt bis zu 0,05 Gew.-% beträgt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Fe-Gehalt in einem Bereich von 0,10–0,30 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Mn-Gehalt in einem Bereich von 0,10–0,30 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Mn-Gehalt in einem Bereich von 0,10–0,20 Gew.-% liegt.
Gewalztes Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Mn-Gehalt in einem Bereich von 0,10–0,15 Gew.-% liegt.
Verwendung eines gewalzten Produkts nach einem der Ansprüche 1–15 als Bauteil zum Absorbieren von kinetischer Energie durch plastische Verformung.
Verwendung eines gewalzten Produkts nach einem der Ansprüche 1–15 als Fahrzeugbauteil zum Absorbieren von kinetischer Energie durch plastische Verformung.