Aluminiumwalzprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 Aluminiumprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung
Es soll ein Aluminiumdünnband hergestellt werden, das bei hohen Dehnungswerten gleichzeitig gute Festigkeitseingenschaften aufweist und in einfacher Weise herstellbar ist.
Es ist gekennzeichnet durch folgende Legierungszusammensetzung:
Fe: 0,7 - 1,15 Gew.-%,
Mn: 0,5 - 2,0 Gew.-%,
Si: < 0,6 Gew.-%,
Rest Aluminium sowie Verunreinigungen mit je max. 0,03 Gew.-%,
sowie ein Subkorngefüge mit tinem mittleren Korndurchmesser von 0,5 - 5 µm,wobei die Subkörner mindestens 50 % des Gesamtgefüges ausmachen,

und zusätzlich mindestens eines der folgenden Legierungselemente:

Mg: 0,1 - 0,8 Gew.-%,
Cu: 0,1 - 0,3 Gew.-%,
Zr: 0,01 - 0,20 Gew.-%.
Das Aluminiumdünnband wird durch Stranggießen hergestellt, wobei rundliche intermetallische Phasen feindispers verteilt sind mit einem Volumenanteil an Stäbchenförmigen intermetallischen Phasen < 5 Vol.-%, der Stranggußbarren bei einer Temperatur von 620 bis 480° C für 2 bis 20 Stunden homogenisiert und auf 4 mm Enddicke warmgewalzt wird, wonach ohne Zwischenglühung bis auf eine Enddicke von 40 bis 250 µm kaltgewalzt und das Kaltwalzband bei einer Temperatur von 250 bis 400° C für 1 bis 6 Stunden geglüht wird.
Durch dieses Verfahren lässt sich eine vorteilhafte Kombination aus Festigkeits- und Dehnungseigenschaften erreichen.
Das Produkt findet insbesondere Verwendung in der Verpackungsindustrie oder als Lamellenband im Kühlerbau.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Aluminiumdünnband aus einer Legie­rung, enthaltend Eisen, Mangan und Silizium, das gleichzeitig hohe Festigkeitswerte und hohe Dehnungswerte aufweist sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

[0002] Aus der DE-PS 24 23 597 (Alcan) ist ein Verfahren zur Herstel­lung von dispersionsverfestigten Aluminiumlegierungsblechen und -folien bekannt, das bei einer Aluminiumlegierung mit 1,65 % Eisen, 0,95 % Mangan, 0,09 % Silizium, sonstige Verunreinigungen bis zu je 0,01 % eine Zugfestigkeit von 175 N/mm², eine 0,2-­Streckgrenze von 168 N/mm² und eine Dehnung von 15 % nach einem Glühen bei 300 °C aufweist (s. Tabelle 2, Nr. 1). Hierzu ist es aber erforderlich, daß ein Gußblock 5,0 bis 20 Vol.-% nicht aus­gerichteter stabartiger intermetallischer Phasen mit einem durch­schnittlichen Durchmesser von 0,1 bis 1,5 µm hergestellt wird. Die intermetallischen Phasen müssen bei der anschließenden Quer­schnittsreduzierung in sehr feine Teilchen zerbrochen werden.

[0003] Aus DE-PS 33 30 814 (Schweizerische Aluminium AG) ist ein Ver­fahren zur Herstellung von Aluminiumwalzprodukten mit den Legie­rungselementen Eisen, Mangan, Silizium bekannt, daß nach einem Abwalzgrad von mindestens 60 % und einer Glühung bei mindestens 250 °C eine Korngröße von weniger als 10 µm aufweist. Die mit diesem Verfahren erreichbaren Festigkeitswerte liegen bei 125 MPa für die Zugfestigkeit, 80 MPa für die 0,2 %-Streckgrenze und 28 % für die Dehnung (Beispiel 4).

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aluminiumdünnband aus einer AlFeMn-Legierung herzustellen, das bei hohen Dehnungs­werten gleichzeitig gute Festigkeitseigenschaften aufweist und in einfacher Weise herstellbar ist.

[0005] Erfindungsgemäß wird dies durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale erreicht. Es hat sich gezeigt, daß sich bei Einhaltung der Legierungsgrenzen für Eisen, Mangan, Silizium und der sonstigen Verunreinigungen in Verbindung mit der speziellen Homogenisierung und Walzprozedur mit anschließender Endglühung in überraschender Weise vorteilhafte Kombination aus Festig­keits- und Dehnungseigenschaften erreichen lassen.

[0006] Bei der Endglühung erfolgt die thermisch aktivierte Umordnung der durch die vorhergehende Verformung entstandenen Versetzungen in Anordnungen niedrigerer Energie, hauptsächlich zu Kleinwin­kelkorngrenzen, die die Grenzen von Subkörnern bilden.

[0007] Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Walzproduktes lassen sich vorteilhafterweise im Verpackungsmarkt, z.B. für Plates­band, oder auch im Kühlerbau für Lamellenband u.ä. Zwecke nutzen.

[0008] Zur weiteren Steigerung der Festigkeit wird mindestens eines der im Anspruch 2 genannte Elemente zur Legierung gemäß Anspruch 1 zugesetzt.

[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei­spiele näher erläutert. Das Rückglühverhalten der mechanischen Werte wird in Fig. 1 schematisch dargestellt.

[0010] 1. Ein Stranggußbarren aus
Si = 0,12 Gew.-%
Fe = 1,0 Gew.-%
Mn = 1,0 Gew.-%
sonstige Elemente <0,02 Gew.-%
Rest Aluminium
wird im Format 100 x 300 x 500 mm gegossen und bei einer Temperatur von 550 °C für 7 Stunden homogenisiert. Danach lagen die Volumenanteile an stäbchenförmigen intermetallischen Phasen unterhalb von 5 %.

[0011] Das Warmwalzen erfolgte wie üblich an 4 mm Warmbandenddicke, woraufhin ein Kaltwalzen ohne Zwischenglühung an 0,1 mm durchgeführt wurde. Es wurden folgende Festigkeitswerte in Walzrichtung gemessen (s. DIN 50145):
R_m = 164 N/mm²
R_p0,2 = 146 N/mm²
A₂₅ = 15,0 %.

[0012] Ein Stranggußbarren gleicher Zusammensetzung wurde bei einer Temperatur von 610 °C für 15 Stunden homogenisiert und an­schließend wie oben warm und kaltgewalzt. Die Endglühung er­folgte bei 310 °C für eine Stunde und ergab folgende Festig­keitswerte:
R_m = 150 N/mm²,
R_p0,2 = 120 N/mm²,
A₂₅ = 22,5 %.

[0013] 2. Danach wurde ein Stranggußbarren mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
Si = 0,12 Gew.-%,
Fe = 1,0 Gew.-%,
Mn = 0,60 Gew.-%,
sonstige Elemente <0,02 Gew.-%,
Rest Alumlnium.

[0014] Der Stranggußbarren wurde bei einer Temperatur von 550 °C für 7 Stunden homogenisiert. Dabei ergab sich ein Gefüge, das weniger als 3 Vol.-% stäbchenförmige intermetallische Phasen aufwies. Nach Durchführung der o.g. Walzprozedur wurde das Material bei 350 °C für 1 Stunde geglüht und wies danach folgende Festigkeitswerte auf:
R_m = 132 N/mm²,
R_p0,2 = 92 N/mm²,
A₂₅ = 24 %.

[0015] 3. Ein Stranggußbarren aus 0,12 Gew.-% Silizium, 1,0 Gew.-% Eisen, 1,0 Gew.-% Mangan, 0,5 Gew.-% Magnesium und weniger als 0,02 Gew.-% sonstige Elemente, Rest Aluminlum wurde bei einer Temperatur von 550 °C für 7 Stunden homogenisiert. Das Gefüge wies dananch weniger als 2 Vol.-% stäbchenförmige intermetallische Phasen auf. Nach Durchführung der eingangs genannten Walzprozedur wurde das Material bei 260 °C für eine Stunde geglüht und wies danach folgende Festigkeits­werte auf:
R_m = 188 N/mm²,
R_p0,2 = 177 N/mm²,
A₂₅ = 14,0 %.

[0016] In Fig. 1 ist das Rückglühverhalten der mechanischen Werte in schematischer Darstellung gezeigt. Es sind die Festigkeitswerte über der Glühtemperatur aufgetragen, wobei der Kurvenverlauf 1 den Verlauf der Dehnung und die Kurve 2 den Verlauf der Streck­grenze nach herkömmlicher Fertigung zeigen (s. beispielsweise Fig. 1 des Alcan-Patentes DE 24 23 597 und die entsprechenden Festigkeitswerte nach DIN 1788, Ausgabe Febr. 1983).

[0017] Die Kurve 3 zeigt den Verlauf der Dehnung bei einem Aluminium­halbzeug gemäß vorliegender Erfindung. Man erkennt, daß inner­halb eines relativ weiten Glühbereiches Δ T = 10-50 ° beim erfindungsgemäßen Produkt sowohl die Festigkeit (kurve 2) als auch die Dehnung (Kurve 3) auf einem hohen Niveau liegen. Der erfindungsgemäße Bereich ist in dem schraffierten Feld angedeutet.

Ansprüche

1. Aluminiumdünnband , enthaltend Eisen, Mangan und Silizium, gekennzeichnet durch folgende Legierungszusammensetzung:
Fe: 0,7 - 1,15 Gew.-%,
Mn: 0,5 - 2,0 Gew.-%,
Si: < 0,6 Gew.-%,
Rest Aluminium, sowie Verunreinigungen mit je max 0,03 Gew.-%
und ferner gekennzeichnet durch ein Subkorngefüge mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,5-5 µm, wobei die Subkörner mindestens 50 % des Gesamtgefüges ausmachen.

2. Aluminiumdünnband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich mindestens eines der folgenden Legierungs­elemente aufweist:
Mg: 0,1 - 0,8 Gew.-%,
Cu: 0,1 - 0,3 Gew.-%,
Zr: 0,01 - 0,20 Gew.-%.

3. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumdünnbandes ent­haltend Eisen, Mangan und Silizium durch Warm- und Kalt­walzen mit anschließender Endglühung, dadurch gekennzeich­net, daß ein Barrens aus:
Fe: 0,7 - 1,15 Gew.-%,
Mn: 0,5 - 2,0 Gew.-%,
Si: <0,6 Gew.-%,
Verunreinigungen: bis zu je 0,03 Gew.%,
Rest Aluminium
durch Stranggießen hergestellt wird, wobei rundliche inter­metallische Phasen feindispers verteilt sind mit einem Volumenanteil an stäbchenförmigen intermetallischen Phasen <5 Vol.-%,
der Stranggußbarren bei einer Temperatur von 620 bis 480 °C für 2 bis 20 Stunden homogenisiert, danach in üblicher Weise an 4 mm Enddicke warmgewalzt wird, wonach ohne Zwischenglühung kaltgewalzt wird bis auf eine Enddicke von 40 bis 250 µm und das Kaltwalzband bei einer Temperatur von 250 bis 400 °C für 1 bis 6 Stunden geglüht wird.

Zeichnung