DE2446828A1

DE2446828A1 - Verfahren zum waermebehandeln von gegenstaenden und eine aluminiumlegierung in einem besonderen waermebehandelten zustand

Info

Publication number: DE2446828A1
Application number: DE19742446828
Authority: DE
Inventors: Melvin Henry Brown
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1973-10-26
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1975-04-30
Also published as: IL45570A0; SE7410779L; SE414192B; IL45570A; IT1023359B; FR2249175B1; FR2249175A1; GB1476942A; JPS5073809A; CA1047901A; DE2446828B2; AU7089074A

Description

! 1 BERLIN 33 ! Augutte-Viktorla-StraBe ■ Pat.-Anw. Dr. Ing. Ruachke

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*■ OK

A 147o

ALUMINUM COMPANY OF AMERICA, Alcoa Building, Pittsburgh, State of Pennsylvania, U.S.A.

Verfahren zum Wärmebehandeln von Gegenständen und eine Aluminiumlegierung in einem besonderen wärmebehandelten Zustand.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Gegenständen aus einer Legierung auf Aluminiumbasis und eine Aluminiumlegierung in einem besonders wärmebehandelten Zustand.

Der Zustand der Ausscheidungshärtung einer Aluminiumlegierung-

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7o75, welcher als T6-Zustand der Legierung 7o75 bezeichnet wird, hat keine ausreichende Beständigkeit gegen Korrosion unter bestimmten Verwendüngsbedingungen ergeben. Der T 73-Zustand verbessert die Beständigkeit einer ausscheidungsgehärteten 7o75-Legierung gegen Spannungskorrosionsreißen. Das Verfahren, welches zum Erzielen eines T 73-Zustandes erforderlich ist, erhöht beträchtlich.die Zeit, welche zum Wärmebehandeln der 7o75-Legierung erforderlich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden geschaffen: 1.) Ein Verfahren zum Wärmebehandeln eines Gegenstandes aus einer Legierung, welche im wesentlichen aus Aluminium, 4-8% Zink, 1,5 - 3,5 % Magnesium, 1-2,5% Kupfer und wenigstens aus einem Element besteht, welches von o,o5 - o,3% Chrom, o,1 o,5% Mangan oder o,o5 - o>3 % Zirkon besteht; das Verfahren umfaßt das Lösungsglühen des Gegenstandes und anschließendes Aussetzen des Gegenstandes einer Zeit und Temperatur, welche wirksam die Beständigkeit gegen Korrosion der Legierung über ihre Beständigkeit in dem Τβ-Zustand erhöht, wobei die Zeit und Temperatur von 1o see. bis 1o min. bzw. von 177 - 271⁰C ist;

2.) eine Legierung, die im wesentlichen aus Aluminium, 4 Zink, 1,5 - 3,5% Magnesium, 1 - 2,5% Kupfer und wenigstens 1 Element besteht, welches aus o,3% Chrom, o,1 - o,5% Mangan oder o,o5 - o,3 % Zirkon besteht, welche eine Korrosionsbe-

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ständigkeit oberhalb derjenigen ihres T6-Zustandes aufweist, mit einem Lösungspotential im Bereich von 83o bis minus 935 Milivolt, eine Streckgrenze in dem Bereich von 46 - 72 ksi, eine Versetzungsdichte oberhalb derjenigen, welche die 7o75 Legierung in dem T 73-Zustand aufweist,bloßgelegte Korngrenzenbereiche und ein Korngrenzenpräzipität.

Die Erfindung wird nachfolgend an AusfUhrungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

In der Zeichnung zeigen;

Fig. 1-7 Elektronen-Mikroaufnahmen von Abschnitten einer Platte einer Aluminiumlegierung-7o75. Der Abstand, welcher o,1 Mikron äquivalent ist, ist in den Aufnahmen eingezeichnet. Die.Metalloberflächen, welche in den Aufnahmen wiedergegeben sind, sind alle rechtwinklig zu der Walzrichtung der Platte.

Fig. 1 zeigt einen bekannten lösungsgeglühten und spannungsfreigemachten Zustand, der als ¥ 51 - Zustand bezeichnet wird,

Fig. 2 einen bekannten ausscheidungsgehärteten Zustand, der als T6-Zustand bezeichnet wird,

Fig. 3 einen bekannten, gegen Spannungskorrosionsrisse beständigen Zustand, der als T 73-Zustand bezeichnet wird,

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Fig. 4 und 5 eine Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 und 7 eine zweite Ausführungsform gemäß Erfindung,

Fig. 8 ein Diagramm der Daten aus den Beispielen 31 bis 42 gemäß Erfindung,

Fig. 9 ein Diagramm, in welchem zusätzliche Eigenschaften der Erfindung gezeigt sind.

Die Legierungen gemäß Erfindung haben eine Zusammensetzung, welche 4 - 8 % Zink, 1,5 - 3,5 % Magnesium, 1 - 2,5 % Kupfer und wenigstens 1 Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Chrom von o,o5 - o,3 %, Mangan von o,1 o,5 % und Zirkon von o,o5 - o,3 % besteht. Der Rest der Zusammensetzung ist im wesentlichen Aluminium.

Die von der Aluminiumindustrie mit 7o75 bezeichneten Legierungen sind für die vorliegende Erfindung bevorzugt und haben eine Zusammensetzung von 5,1 bis 6,1 % Zink, 2,1 bis 2 ,9 % Magnesium 1,2 bis 2,ο % Kupfer, o,18 bis o,35 % Chrom, maximal o,3o % Mangan, maximal o,4o % Silizium, maximal o,5o % Eisen, o,2o % maximal o,2o % Titan, andere je maximal o,o5 % und insgesamt maximal Rest Aluminium.

Die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen können ebenfalls

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eine oder mehrere der Gruppen kornverfeinernder Elemente einschließlich Titan von o,o1 - o,2 % und Bor von o,ooo5 o,oo2 % enthalten. Diese Elemente dienen dazu, eine feine Korngröße in dem Gußgefüge der Legierung zu schaffen. Dies ist im allgemeinen für die mechanischen Eigenschaften von Vorteil.

Zusätzlich kann es nützlich seih, o,oo1 - o,oo5 % Beryllium zum Zwecke der Herabsetzung der Oxidation auf ein Minimum zu Zeiten zuzusetzen, wenn die Legierung geschmolzen ist.

Eisen und Silizium sind im allgemeinen als Verunreinigungen vorhanden. Bis zu o,5 % Eisen kann toleriert werden, und der Siliziumgehalt soll o,4 % nicht übersteigen, um die Ausbildung einer wesentlichen Menge der intermetallischen

Verbindung N Si zu verhindern. ^g2

Eine bevorzugte Wärmebehandlung gemäß Erfindung zum Erzielen einer verbesserten Spannungskorrosionsbeständigkeit besteht darin, die Legierung, wie sie oben definiert ist, in dem ausscheidungsgehärteten T6-Zustand in ein geschmolzenes Metall bei 2o4 bis 26o°C während 1 bis 7 Minuten einzutauchen.

Im weiteren Sinne kann T6-Zustand durch das Ausscheidungshärten einer lösungsgeglühten Legierung bei 8o bis 163°C

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erhalten werden. Typische Bedingungen können sein:

a) für Legierungen, welche weniger als 7,5 % Zink enthalten, Erhitzen eines lösungsgeglUhten Gegenstandes auf 93 - 135⁰C und Halten während einer Zeitdauer von 5 - 3o Stunden;

b) für Legierungen, welche mehr als 7,5 % Zink enthalten, Erwärmen eines lösungsgeglühten Gegenstandes auf 8o - 135⁰C und Halten während einer Zeitdauer von 3 - 3o Stunden.

Vorzugsweise wird der T6-Zustand erhalten, indem eine Probe während 24 Stunden bei 121⁰C in einem Luftumwälzofen erwärmt wird.

Der Artikel von J.T. Staley: "Heat Treating Characteristics of High Strength Al-Zn-Mg-Cn-Alloys with and without Silver Additions" auf Seiten 191 bis 199 in der Ausgabe Januar 72 von "Metallurgical Transactions", veröffentlicht von ASM/AIME, zeigt, daß die Geschwindigkeit von Erwärmen und Abschrecken, der Zeitverlauf zwischen dem Erwärmen und Abschrecken und dem Beginn des Erhitzens für das Ausscheidungshärten und die Erhitzungsgeschwindigkeit für das Ausscheidungshärten die maximale Streckgrenze beeinflussen können, welche in einer in 7o75-Aluminiumlegierung erzielbar ist. Es wird beabsichtigt, daß innerhalb des Konzeptes der vorliegenden Erfindung die Lehren von Staley verwendet werden, um die Ergebnisse zu

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optimieren. Somit kann es vorteilhaft sein» um die Festigkeit zu erhöhen, Proben, deren Lösungsglüh-Abschreck-Behandlung beispielsweise 1 1/2 Jahre zurückliegt, in geschmolzenes Woodmetall gemäß der Erfindung einzutauchen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1-7 sind Elektronenmikroaufnahmen verschiedener Mikrostrukturen gezeigt, welche zwecks Erläuterung der Erfindung wesentlich sind. Alle Fig. 1-7 wurden von einer einfachen, 6,3 mm dicken 7o75-Aluminiumlegierungsplatte genommen. Fig. 1-3 sind Mikroaufnahmen bekannter Zustände einer 7o75-Legierung. In Fig. 1 ist ein Beispiel des W 51-Zustandes gegeben. Eine W 51-lösungsgeglühte Mikrostruktur wird bei einer 7o75 Aluminiumlegierungsplatte durch Erwärmen auf 482⁰C und dann Abschrecken in Wasser bei Raumtemperatur erhalten. Das Plattenmaterial wird dann auf. 1,5 - 3 % bleibende Dehne zwecks Spannungsentlastung gestreckt. Dies ergibt die Mikrostruktur, welche in Fig. 1 gezeigt ist, mit E-Phasenpartikeln eines Al-Ng-Cr-Präzipates, Matrixregionen R, eines einphasigen Aluminiummateriales fester Lösung, Korngrenzen B und Versetzungen D. Der Aderungseffekt, der in dem Matrixbereichin Fig. 1 vorhanden ist, ist eine Erscheinung der.Wirkung der VerdUnnungslösung, welche bei der Zubereitung von verdünntem Material für die Elektronen-Übermikroskopie verwendet ist. Die Probe nach Fig. 1 wurde von der gleichen 7o75-Legierungsplatte genommen, die in Beispiel 1 bis 29 verwen ^{det ist}· 5 09818/0746

In Fig. 2 ist das 7o75-Aluminiummaterial nach Fig. .1 gezeigt, nachdem es in den T6, insbesondere den !T651-Zustand gebracht worden ist, indem W 51-Material in einem Luftumwälzofen während 24 Stunden bei 121⁰C erwärmt ist. Die Ε-Phase verbleibt im wesentlichen unverändert. Es sind Versetzungen D und eine Korngrenze 3 gezeigt. Hier erscheinen in der Matrix viele kleine schwarze Stellen; diese werden als G.P.-Zonen bezeichnet und sind Anhäufungen von Magnesium- und Zinkatomen im allgemeinen im Verhältnis von 2 Zinkatomen pro Magnesiumatom.

In Fig. 3 ist eine Probe gezeigt, die von der gleichen Platte nach Fig. 1 und 2 in dem T 73-Zustand entnommen worden ist, welcher aus W 51-Material erzeugt ist, indem in einem Luftumwälzofen zunächst während 24 Stunden bei 121⁰C und dann 8 Stunden bei 177 ⁰C erwärmt wird. Es erscheint ein Korngrenzenpräzipitat und die G.P.-Zonen sind größer gewachsen. Die G.T-Zonen beginnen eine Kristallinität aufzuweisen, indem sie ein Röntgenstrahlen-Beugungsmuster ergeben; diese Zonen werden vom Fachmann als M^f--und M-Phase bezeichnet. Lösungspotentialstudien zeigen, daß die M¹- und M-Phasen einige Kupferatome enthalten. Es wird angenommen, daß die G.P-Zone zur Kristallinität hin fortschreiten, indem sie zunächst M¹-Phase werden, welche noch teilweise mit der Kristallstruktur der Matrix zusammenhängend ist. Die M¹-

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Phase ändert sich dann in die M-Phase, welche eine Kristallstruktur aufweist, die von der Matrix unterschiedlich ist. Es wird auch angenommen, daß das Fortschreiten durch die M¹-Phase zu der M-Phase die ursprünglichen G.P-Zonen zunehmend anodisch bezüglich der Matrix macht, und daß dann die sich ergebenden anodischen Partikel in der Matrix gegen Spannungskorrosionsrisse schützen.

Die Mikrostruktur gemäß Fig. 4 wurde erfindungsgemäß erhalten, indem eine 6,3 x 9,5 x 1o1,6 mm Probe des W 51-Materials nach Fig. 1 zunächst zu dem T6-Zustand während 24 Stunden bei 121⁰C in einem Luftumwälzofen gealtert, und dann die Probe während 1o Minuten in Woodmetall getaucht wurde, das bis 254⁰C geschmolzen ist. Nach Entfernen aus dem geschmolzenen Woodmetall wurde die Probe an Luft gekühlt. In Fig. sind G.P-Zonen, eine Ε-Phase, Komgrenzenprazipität 1o und entblößtes Korngrenzmaterial 12 (frei von G.P-Zonen) gezeigt. Wegen der besonderen Orientierung der Körner in Fig. 4· zeigen sich keine Versetzungen. Sie sind jedoch vorhanden, wie dies deutlich aus der Gegenwart der Versetzungen D wird, welche in Fig. 5 gezeigt sind, in welcher ein anderes Korn in der gleichen Probe gezeigt ist, welche für Fig. 4 ver wendet worden ist. Das Korn nach Fig. 5 ist günstiger als das nach Fig. 4 orientiert, um Versetzungen zu zeigen.

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- 1o - .

Fig. 6 zeigt eine Probe der gleichen Größe wie diejenige für Fig. A und 5, welche in der gleichen Weise mit der Ausnahme wärmebehandelt ist, daß nach Entfernen aus dem Woodmetall die Probe in kaltem Wasser abgeschreckt wurde. Es sind wiederum Korngrenzenpräzipitat 13» entblößtes Korngrenzenmaterial 14, Ε-Phase und G.P.-Zonen gezeigt. Versetzungen D erscheinen in dem unteren, günstig orientierten Korn in Fig. 6, Fig. 7 zeigt ein anderes Korn in der gleichen Probe, wie sie für Fig. 6 verwendet ist, um weiterhin die Versetzungsdichte zu zeigen.

Die Erfindung wird weiter an Beispielen erläutert. In Beispiel 1-29 wird als Ausgangsmaterial die gleiche Platte verwendet, die zum Erhalten von Fig. 1-7 verwendet worden ist.

Beispiele 1 bis 3·

Die Daten für Beispiel 1 bis 3 erscheinen in Tabelle I. Die Beispiele 1 bis 3 stellen unterschiedliche bekannte Verfahren und Bedingungen für eine 7o75-Aluminiumlegierung dar, eine Legierung, welche gemäß Erfindung verwendet werden kann. Die Legierung?zusammensetzung ist wie in Tabelle II für Legierung A angegeben. Die Daten wurden von Proben mit einer Abmessung von 6,3 x 9,5 χ 1o1,6 mm gesammelt. Diese Proben wurden von einer 6,3 nun dicken Platte der

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Legierung A in dem W 51-Zustand genommen. Die längste Abmessung der 1o1,6 mm- Proben war parallel zu der Längsrichtung der Platte, d.h. der Walzrichtung. Der T6-Zustand wurde erhalten, indem W 51-Proben in einem Luftumwälzofen während 24 Stunden auf i21⁰C erhitzt wurden. Die T 73-Behandlung wurde ebenfalls in Luftumwälzöfen zunächst bei 121⁰C während 24.Stunden und dann während 8 Stunden bei 177⁰C durchgeführt. Gemessen wurden das Lösungspotential, die Streckgrenze und der Abblätterungsgrad, wie dies in Tabelle I wiedergegeben ist.

Bemerkungen:

(1) 95% der Probenoberfläche wurde in ein Bad aus geschmolzenem Woodmetall während der vorgeschriebenen Zeit bei der Temperatur eingetaucht; wenn kein Woodmetall angegeben ist, erfolgte die Behandlung in einem Luftumwälzofen.

(2) Nacl-J^Op -Lösungspotentiale wurden mit einer o,1o-Normal-Kalomelelektrode bestimmt, wie dies auf Seite 3 von "Measurement of Irreversible Potentials as Metallurgical Research Tool" von R.H. Brown, veröffentlicht von "The American Institute of Mining and Metallurgical Engineers" als technische Veröffentlichung 1234 und in "Metals Technology" Oct. 194o beschrieben ist.

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Tabelle I. - Lösungspotential, Streckgrenze, und Beständigkeit gegen Abblättern der 7o75 Legierungsplatte.

cn ο co co

Bei spiel Mr,	Wärmebehandlung	1ο	sec. bei sec. bei	(D	(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC (4) + CWQ (5)
'Λ	W51	1ο 1ο	sec. bei sec. bei		(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC + CWQ
3	Τ6 Τ73	1ο 1ο	sec. bei sec. bei		(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC + CWQ
5	Τ6 + Τ6 +	1ο 1ο	sec. bei sec. bei	39o°F. 39o°F.	(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC + CWQ
6 7	Τ6 + Τ6 +	2ο 2ο	sec. bei sec. bei	445⁰F. 445⁰F.	(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC + CWQ
8 9	Τ6 + Τ6 +	3ο 3ο	sec. bei sec. bei	49o°F. 49o°F.	(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC + CWQ.
1ο 11	Τ6 + Τ6 +	toöo	sec. bei sec. bei	52o°F. 52o°F.	(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC + CWQ
12 13	Τ6 + Τ6 +	15 15	sec. bei sec. bei	445⁰F. 445⁰F.	(Woodmetall) (Woodmetall)	+ AC + CWQ
14 15	Τ6 + Τ6 +		445⁰F. 445⁰F.
16 17	Τ6 + Τ6 +		47o°F. • 47o°F.
18 19	Τ6 + Τ6 +	49o°F. 49o°F.

NaCI-H₂O	₂(2) Streck grenze	Abblätterungs- grad im Alcan-	(3)	»
		Versuch
-9o1	52,9oo	EI		K)
ι ι 00 00 -P-ro VQOO	73,9oo . 51,600	Q PI		CD OO ro OD
-838 -84o	7o,7oo 71,4oo	Q Q
-846 -857	67,600 64,800	Q PI
-887 -926	65,600 64,4oo	PM PM
-89o -94o	57,7oo 55,5oo	PM PM
-856 -89o	67,9oo 6o,9oo	PM PM t
-86o -902	68,2oo 61,800	PM f* PM
-873 -9o2	71,100 60,600	PI PM
-882 -932	66,800 6o,5oo	PM PM

	Wärmebehandlung (1)	2o see. bei 49o°F. 2o see. bei 49o F.	- 13 - Tabelle I. (Fortsetzung)	+ AC + CWQ	see. bei	NaCi-H₂0₂(2) Potential (mv.)	•	Abblätterungs grad im Al-
Beispiel Nr.		.12Std. bei 35o°F		+ AC			Streckgrenze (psi)	can-Versuch (3)
	T6 + T6 +	1o see. bei 49o°F 1o see. bei 49o F		+ AC ' + CWQ	-886 -924		PI PM
2o 21	W51 +	_Λ.12 Std.bei 35o°F ⁰F. + AC _ft.12 Std.bei 35o°F ⁰F. (Woodmetall) +	(Woodmetall) (Woodmetall)	.(Woodmetall) +AC + 1o see. . + AC + 1o see. bei CWQ	-876	64,1oo 60,000	PM
22	W51 + W51 +	_Λ.53 Std. bei 325°: ⁰F. (Woodmetall) +	.(Woodmetall)	F. +AC + 1o AC	-895 -911	61,6oo	PM PI
23 24	W51 + 49o W51 + 49o	.(Woodmetall) .(Woodmetall)	bei -898 -919	49,5oo 49,3oo	PM PM
S 25 co 26	W51 + 49o		-889	62,3oo 54,9oo	PM J·
OO •^ ₂₇ O			59,7oo

W51 +_n.25 Std. bei 35o°F. + AC + 1o see. bei 49o°F. (Woodmetall) + AC

W51 + 15 see. bei 49o°F. (Woodmetall) + AC

-892 -884

63,2oo
46,7oo

PM
PM

to

(3) Die Beständigkeit gegen Abblättern wurde durch Verwendung des 24 Stunden "Alcan-Constant Immersion-Exfoliation-Test" bestimmt, welcher aus einem Gesamteintauchen während 24 Stunden in einer o,4 p.H-Lösung von 4,ο NaCl, ο,5 NHNO, in entionisiertem Wasser bei einem Verhältnis von Lösungsvolumen zu Probenoberflächenbereich von 5o cm /in besteht. Die folgenden Schlüssel zum Auswerten der Beständigkeit gegen Abblättern wurden verwendet:

N = Vernachlässigbar PM = Abfraß, mild PI = Anfraß, mittelmäßig PS = Anfraß, ernsthaft

Q = fraglich EM = Abblättern, mild EI m Abblättern, mittelmäßig ES = Abblättern, ernsthaft

(4) AC = luftgekühlt; Unterschiede der Raumtemperatur verändern die Ergebnisse nicht bemerkenswert.

(5) CWQ = Abschrecken in kaltem Wasser; d.h. abgeschreckt in einem strömenden Wasserbad mit Leitungswasser; saisonbedingte Unterschiede der Kaltwässertemperatur beeinflussen die Ergebnisse nicht bemerkenswert.

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- 15 Tabelle II

Zusammensetzung der Legierungen in Gew.%.

A	B .-
1.45	1.81
0.19	0.31
o.o9	o.o8
ο. o2	o,o2
2.4o	2.38
5.92	6.o2
0.00
0.18	0.19
o.o2	o.o3
o.oo1	0.002

Element Cu Fe Si Mn Mg Zn .Ni Cr Ti Be

Beispiele 4 bis

Proben wie in Beispiel 1 bis 3 wurden auf einen T6-Zustand,
während 24 Stunden bei 121⁰C gealtert. Dann wurden sie mittels Dampf entfettet und einer zusätzlichen Behandlung in geschmolzenem Woodmetall unterworfen, wie dies in Tabelle I angezeigt ist. Es wurden das Lösungspotential, die Streckgrenze und
der Abblätterungsgrad gemessen.

Beispiele 22 bis

Proben wie in Beispiel 1 der Legierung A wurden verschiedenen Behandlungen in geschmolzenem Woodmetall unterworfen, ohne daß

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• - 16 -

sie zunächst auf den T6-Zustand gebracht wurden. Es wurden das Lösungspotential, die Streckgrenze und der Abblätterungsgrad gemessen.

Ein Auftragen der Streckgrenze gegen das Lösungspotential für die Daten nach Beispiel 1 bis 29 zeigt, daß die Daten für Beispiele 4 bis 29 gemäß Erfindung in einem Bereich liegen, welcher weder von den T6-Daten nach Beispiel 3 besetzt ist. Die Beispiele 7 bis 29 ergaben bessere Abblätterungsbeständigkeit als diejenigen für ,die T651-Daten nach Beispiel 2. Beispiele 8, 9, 1o - 15, .17 - 19, 21 - 23, 25, 26, und 27 hatten eine bessere Beständigkeit gegen Abblätterung als die Daten für den T 73-Zustand nach Beispiel 3. Jedes der Beispiele 7-22, 25, 26, 27, 28 hatte eine höhere Streckgrenze und ein anodischeres Lösungspotential (größerer negativerer Milivoltwert) als die entsprechenden Werte für den T 73-Zustand nach Beispiel 3· Das Lösungspotential, welches durch ,jede besondere Wärmebehandlung sofort von einem Abschrecken, in kaltem Wasser erhalten wurde, war beträchtlich anodischer als das dasjenige, was durch Abkühlen an der Luft erhalten wurde. Im allgemeinen steigt die Beständigkeit gegen Abblätterung und Anfraß an, wenn das Lösungspotential mehr anodisch wird, d.h. gegen einen größeren negativen Wert geht.

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Beispiele 3o bis 35

Abschreckung in kaltem Wasser.

Für jedes Beispiel wurden 4 Zugproben von 9,5 x 9,5 x 63,5 mm von einem Stück einer 63,5 mm dicken 7o75-T6 51-Legierungsplatte geschnitten (metallurgischer Verlauf wie für Fig. 2 beschrieben), so daß ihre .Längen in Querrichtung waren, d.h. in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Platte. Die mechanischen Eigenschaften dieses Materials sind so, wie sie in Tabelle III wiedergegeben sind,

Tabelle III

Mechanische Eigenschaften der Platte, die für Beispiele 3o bis 41 verwendet wurden.

Bruchfestigkeit Streckgrenze ^Dehnung ksi ksi _

Längsrichtung 8o.2 71.7 8.ο

Querrichtung 74.8 66.6 2.ο

Die chemische Zusammensetzung der Legierung ist so, wie sie für Legierung B in Tabelle II wiedergegeben ist. Die Zugproben wurden in ein geschmolzenes Woodmetall von 23o°C der Zusammensetzung 5o% Wismuth, 25% Blei, 12,5% Zinn und 12,5%

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Cadmium eingetaucht. Die Eintauchzeit für Beispiele 3o bis waren entsprechend 3o, 60, 9o, 12o, 24o und 42o see. Nach dem Eintauchen in das geschmolzene Woodmetall wurden die Proben in kaltem Wasser aus der Leitung abgeschreckt. Der Unterschied zwischen Kaltwassertemperatur im Sommer und im Winter beeinflußt die Ergebnisse nicht bemerkenswert. Zwei Zugproben wurden zu Zugstäben mit einem Durchmesser von 3,18 mm gearbeitet, um sie einer 3-1/2 % Natriumchloridlösung durch abwechselndes Eintauchen bei Belastungsniveaus von 42 und 35 ksi entsprechend einzutauchen gemäß "Military Specification MIL-A-22771B". Die Proben wurden unter einem gegebenen Belastungsniveau mit aufeinanderfolgenden Eintauchungen während 1o Minuten in die Salzlösung und 5o Minuten in Luft bis zum Bruch gehalten. Die Beispiele 31 - 35 blieben mehr als 3o Tage in einer solchen Behandlung und stimmen somit mit den Bestimmungen der "Military Specification" überein. Die verbleibenden beiden Proben eines jeden Beispieles wurden auf ihre Streckgrenze und Lösungspotential entsprechend untersucht. Die Streckgrenzen und Lösungspotential-Daten für Beispiele 3o bis 35 sind in Fig. 8 als Kurven dargestellt, die entsprechend von der Streckgrenze und dem Lösungspotential der Platte in dem T6 51-Zustand ausgehen. Es sei hervorgehoben, daß die Daten der Streckgrenze durch ein Minimum in Beispiel 3o laufen, hier bezeichnet als "erstes Minimum".

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Die Messungen der Leitfähigkeit von Beispiel 3o bis 35 zeigen, daß eine Spannungskorrosionsbeständigkeit (gemessen durch den abwechselnden Eintauchversuch), welche lediglich bei einer Leitfähigkeit von 38 % IACS mit dem T 73-Zustand erzielbar ist, bei 35 - 37 % IACS gemäß vorliegender Erfindung erhalten ist. Die Leitfähigkeitsdaten erscheinen in Tabelle IV.

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- 2ο -

Tabelle IV

Leitfähigkeit für Beispiele 3o bis 41

Eintauchzeit in Sekunden	Abschrecken in kaltem Wasser	Elektrische Leitfähig keit % IACS	Abkühlung an Luft	Elektrische Leitfähig keit % IACS
	Beispiel Nr.	33.3 34.7 35.2 35.8 36.7 38.2	Beispiel Nr.	34.2 35.2 36.4 36.7 37.7 38.8
3o 6o 9o 12o 24o 42o 3o 6o 9o 12o 24o 42 ο	3o 31 32 33 34 35	36 37 38 39 4o 41

Beispiele 36 bis 41

Luftgekühlt, '

Die Versuche wurden wie für Beispiele 3o bis 35 durchgeführt, wobei der einzige Unterschied darin bestand, daß die Proben nach dem Eintauchen mit Luft gekühlt wurden. Unterschiede der Raumtemperatur von Tag zu Tag oder Jahreszeit zu Jahreszeit erzeugen keine bemerkensweiter Variation der Ergebnisse. Die Daten der Streckgrenze und des Lösungspotentials sind in Fig." 8 wiedergegeben. Hier durchliefen alle Beispiele 37 bis 41 das abwechselnde Eintauchen und den wässrigen Salzlösungs-Versuch der "Military Specification", wie dies in Beispiel 3o bis 35 erwähnt ist.

Hier wurde ebenfalls festgestellt, daß eine Spannungskorrosionsbeständigkeit (gemessen mit dem Versuch des abwechselnden Eintauchens) welcher lediglich bei einer Leitfähigkeit von 38 % IACS in dem T 73-Zustand erzielbar ist, gemäß der vorliegendden Erfindung bei 35 - 37 % IACS erhalten ist. Die Daten für die Leitfähigkeit sind in Tabelle IV wiedergegeben. Alle Beispiele 37 bis 41, welche unterhalb des ersten Minimums bei Beispiel 36 in Fig. 8 in der Streckgrenzkurve liegen, durchliefen den 3o-Tageversuch gemäß der Military Specification.

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Hier wurde ebenfalls festgestellt, daß eine Spannungskorrosionsbeständigkeit (gemessen mit dem Versuch des abwechselnden Eintauchens) welcher lediglich bei einer Leitfähigkeit von 38 % IACS in dem T 73-Zustand erzielbar ist, gemäß der vorliegenden Erfindung bei 35 37 % IACS erhalten ist. Die Daten für die Leitfähigkeit sind in Tabelle IV wiedergegeben. Alle Beispiele 37 bis 41, welche unterhalb des ersten Minimums bei Beispiel 36 in Fig. 8 in der Streckgrenzkurve liegen, durchliefen den 3o-Tägeversuch gemäß der Military Specification.

Zusätzliche Beispiele 42 bis 55

Die Versuche wurden wie für Beispiele 36 bis 41 durchgeführt, wobei zusätzliche Variationen der Zeit und Temperatur des Eintauchens in geschmolzenes Woodmetall verwendet wurden. Die Punkte für diese zusätzlichen Versuche (wie in Tabelle V dargestellt) plus die Versuche nach Beispiel 36 bis 41 sind in Fig.9 eingezeichnet. Oberhalb eines jeden Punktes in dieser Figur ist die mittlere Zeit bis zum Bruch bei dem Versuch des abwechselnden Eintauchenswässrige Salzlösung der Military Specification, wie dies im Beispiel 3o bis 35 erwähnt ist, in Tagen angegeben. Unterhalb eines jeden Punktes ist die Streckgrenze angegeben, ausgedrückt in % der T6 51-Streckgrenze. Die Zeiten und Tem-

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peraturen des Eintauchens in Woodmetall gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung, wobei eine kombinierte hohe Streckgrenze und Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsriss gezeigt ist, fallen in den Umfang des irregulären Fünfeckes ABCDE in Fig. 9.

Vorzugsweise liegen die Zeiten und Temperaturen in dem Umfang des Rechteckes FGHI.

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Tabelle V -

Zeiten und Temperaturen in Woodmetall für Beispiele 42 und die Koordinaten der Punkte A bis I.

Beispiel Nr. oder Punkt	Zeit min.	*	Temperatur
42	0.5	/0746	- 500
43	0.75	500
44	1.0	500
45	1.5	500
46	2.0	500
47	0.5	475
48 .	1.0	475
49	0.5	400
50	1.0	400
51	1.5	400
52	2.0	400
53	4.0	400
54	6.0	400
55	7.0	375
A	3.0	390
B	0.2	500
C	1.0	500
D	10.0	438
E	10.0	390
P	4.0	"400
G	0.67	476
H	1.05	476
i/	8.0	' 400
/
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Die folgenden Definitionen sind hier verwendet:

a) der Ausdruck "ksi" ist äquivalent zu"kilopound

2
pro inch ";

b) wenn %-Prozente angegeben sind, sind dies Gew.%, wenn nichts angeres erwähnt ist;

c) die Initialen "G.P." stehen für " Guinier-Preston "

Die vorliegende Beschreibung der Erfindung kann verschiedene Modifikationen, Änderungen und Anpassungen erfahren, ohne sich jedoch dabei vom Kern der Erfindung zu entfernen.

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Claims

Ansprüche

1.) Verfahren zum Wärmebehandeln eines Gegenstandes .aus einer Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstand behandelt wird, der aus einer Legierung zusammengesetzt ist, welche im wesentlichen aus Aluminium, 4 - 8 % Zink, 1,5 - 3,5 % Magnesium, 1 - 2,5 % Kupfer, und wenigstens einem Element besteht, das aus o,o5 - o,3 % Chrom, o,1 bis o,5 % Mangan oder o,o5 - o,3 % Zirkon besteht, daß der Gegenstand lösungsgeglüht und anschließend einer Zeit und einer Temperatur ausgesetzt wird, die wirksam ist, um die Korrosionsbeständigkeit der Legierung über ihre Beständigkeit in dem T6-Zustand zu erhöhen, wobei die Zeit und Temperatur von 1o Sekunden bis 1o Minuten bzw. von 177 bis 271⁰C beträgt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Stufe des Lösungsglühens und vor der Stufe des Aussetzens der Gegenstand bei 8o bis 163⁰C ausscheidungsgehärtet wird.

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3.).Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe des Aussetzens während 1 bis 7 Minuten bei 2o4 bis 26o°C erfolgt.

4.) Verfahren gemäß.einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussetzungsstufe während einer Zeit und einer Temperatur erfolgt, welche wirksam sind, um die Gegenstände unterhalb des ersten Minimums der Streckgrenze in einer Darstellung von Streckgrenze gegen Eintauchzeit zu bringen.

5.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen aus 5,9 % Zink, 2,4 % Magnesium, 1,45 % Kupfer, o,18 % Chrom, Rest Aluminium besteht, daß nach der Stufe des Lösungsglühens und vor der Stufe des Aussetzens die Gegenstände während 24 Stunden bei 121 ⁰C ausscheidungsgehärtet werden, wobei die Aussetzungsstufe das Eintauchen des Gegenstandes in ein geschmolzenes Metall bei 243 ⁰C während 18 Sekunden umfaßt, und daß die Gegenstände nach dem Eintauchen luftgekühlt werden.

6.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussetzungsstufe während einer Zeit und Temperatur erfolgt, welche innerhalb des Umfanges ABCDE in Fig. 9 liegen.

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7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussetzungsstufe während einer Zeit und Temperatur erfolgt, welche innerhalb des Umfanges FGHI in Fig. 9 liegen.

8.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussetzungsstufe das Eintauchen des Gegenstandes in eine Flüssigkeit umfaßt, welche diese Temperatur aufweist.

9.) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein geschmolzenes Metuli ist.

1o.) Legierung,dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus Aluminium, 4 - 8 % Zink, 1,5 - 3,5 % Magnesium, 1 - 2,5 % Kupfer und wenigstens einem Element besteht, das aus o,o5 bis o,3 % Chrom, o,1 bis o,5 % Mangan oder o,o5 o,3 % Zirkon besteht, daß sie eine Korrosionsbeständigkeit aufweist, welche oberhalb derjenigen ihres T6-Zustandes liegt, wobei ein Lösungspotential in dem Bereich von minus 825 bis minus 935 Millivolt, eine Streckgrenze in dem Bereich von 46 bis 72 ksi liegt, wobei eine Versetzungsdichte oberhalb derjenigen vorhanden ist, welche eine 7o75-Aluminiumlegierung in dem T 73-Zustand aufweist und freigelegte Komgrenzenbereiche und ein Korngrenzenpräzipitat vorhanden sind.

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11.) Legierung nach Anspruch 1 ο, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Spannungskorrosionsbeständigkeit bei einer Leitfähigkeit von 35 % IACS aufweist, welche wenigstens äquivalent zu der Spannungskorrosionsbeständigkeit einer 7o75-Aluminiumlegierung in dem T 73-Zustand bei einer
Leitfähigkeit von 38 % IACS ist.