Eigenschaften von plattierten Blechen.
Die Wirkung einer vollständigen Wärmebehandlung umfasst eine Abschreckwirkung und eine Alterungswirkung. Die Auswirkungen des Abschreckens und der Alterung auf die Festigkeit variieren von einer Aluminiumlegierung zur anderen.
Alterungseffekt
Hierbei handelt es sich um den Prozess, bei dem sich der übersättigte Mischkristall in einer Legierung nach dem Abschrecken auflöst, ohne dass eine polymorphe Umwandlung stattfindet. Das Alterungsphänomen bei Aluminiumlegierungen wurde von Wilm entdeckt. Er stellte fest, dass eine Legierung aus Aluminium mit Kupfer und Magnesium, die bei 500 °C in Wasser abgeschreckt wurde, nach vier Tagen (t° 50 °C) fester und härter wurde, ohne an Duktilität zu verlieren. Die Erwärmung beschleunigte den Alterungsprozess. Von den Dural-Legierungen zeigt die Legierung D16 die größte Wirkung der Wärmebehandlung. Der Begriff "natürliche Alterung" wird für die Alterung ohne besondere Erwärmung und "künstliche Alterung" für die Alterung unter besonderer Erwärmung nach dem Härten verwendet. Die Gefügeumwandlungen während der Alterung sind erklärungsbedürftig. Die Zersetzung des Mischkristalls verläuft im Allgemeinen in drei Stufen. 1) Bildung von mit der Matrix kohärenten GP-Zonen (Guinier-Preston), 2) Bildung von teilweise kohärenten metastabilen Phasen, 3) Bildung von inkohärenten stabilen Phasenteilchen. Einige Legierungen altern nicht bei Raumtemperatur, und es ist eine besondere Erwärmung erforderlich, um die Alterung einzuleiten. Bei anderen Legierungen erfolgt der Übergang von der natürlichen zur künstlichen Alterung (d. h. von Zonen zu Phasen) ebenfalls bei Raumtemperatur, allerdings mit sehr langen Verweilzeiten.
Alterung von Duralumin
Durch natürliche Alterung von Duralumin wird eine hohe Duktilität, aber eine geringere Festigkeit als bei geglühten Legierungen erreicht. Der Grund dafür ist, dass die Temperatur von 20-100°C zu einer Härtung durch die Bildung von HA-Zonen führt, aber bei höheren Temperaturen wird die metastabile Phase S' (stabiles S-Al2 CuMg) freigesetzt. Eine weitere Erhöhung der Temperatur und der Alterungszeit führt zur Koagulation der metastabilen Phasen und zu einer Abnahme der Festigkeit. In der industriellen Produktion wird die Legierung D16 zur Abnahme und Qualitätsbeurteilung einer beschleunigten Alterung bei 100 °C über mehrere Stunden unterzogen. Dies ist gerechtfertigt, da in beiden Fällen ein ähnlicher Zonenalterungsprozess stattfindet und eine ähnliche Festigkeit erreicht wird. Gleichzeitig werden an den Grenzflächen metastabile Phasenpartikel freigesetzt, was die Korrosionsbeständigkeit verringert.
Festigkeit von plattierten Blechen (kreuzgewalzt)
| Legierung | Zustand der Bleche | Blechdicke, mm | σ in | σ 0,2 | β, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Д1 | Geglüht | 0,6-1,9 | bis zu 23 | - | 12 |
| Д1 | Geglüht | 2,0-10,0 | bis zu 24 | - | 12 |
| Д1 | Aushärtung und natürliche Alterung | 0,5-1,9 | 37 | 19 | 15 |
| Д1 | Aushärtung und natürliche Alterung | 2,0-10,0 | 38 | 20 | 15 |
| Д16 | Geglüht | 0,5-1,9 | bis zu 23 | - | 10 |
| Д16 | Geglüht | 2,0-10,0 | bis zu 24 | - | 10 |
| Д16 | Abgeschreckt und natürlich gealtert | 0,5-1,9 | 41,5 | 27,5 | 13 |
| Д16 | Abgeschreckt und natürlich gealtert | 2,0-6,0 | 43,5 | 28 | 11 |
| Д16 | Aushärtung und natürliche Alterung | 6,1 - 10,0 | 43,5 | 28 | 10 |
| Д16 | Natürlich gehärtet und natürlich gealtert | 1,5-1,9 | 43,5 | 34 | 10 |
| Д16 | Natürlich gehärtet und natürlich gealtert | 2,0-7,5 | 46,5 | 35 | 8 |
| Д16 | Gehärtet und künstlich gealtert | 0,5-0,7 | 40,0 | 35 | 5 |
| Д16 | Gehärtet und künstlich gealtert | 0,8-1,9 | 43,5 | 38 | 5 |
| Д16 | Gehärtet und künstlich gealtert | 2,0-6,0 | 45,5 | 39 | 5 |
| Д16 | Nach der Aushärtung eingebürgert und künstlich gealtert | 1,5-1,9 | 46 | 43 | 3 |
| Д16 | Nach der Aushärtung eingebürgert und künstlich gealtert | 2,0-6,0 | 49 | 46 | 4 |
| Д19 | Geglüht | 0,5-1,9 | bis zu 23 | - | 10 |
| Д19 | Geglüht | 2,0-10,0 | bis zu 24 | - | 10 |
| Д19 | Gehärtet und natürlich gealtert | 0,5-1,9 | 40,5 | 26,5 | 13 |
| Д19 | Gehärtet und natürlich gealtert | 2,0-6,0 | 42,5 | 27 | 11 |
| Д19 | Gehärtet und natürlich gealtert | 6,1 - 10,0 | 42,5 | 27 | 10 |
| Д19 | Naturgeglüht nach Abschrecken und natürlicher Alterung | 1,5-1,9 | 43,5 | 34 | 10 |
| Д19 | Naturgeglüht nach Abschrecken und natürlicher Alterung | 2,0-7,5 | 46,5 | 35 | 8 |
Anmerkung:
σc: Zugfestigkeit, MPa (kgf/mm²)
σ0,2: Streckgrenze, MPa (kgf/mm²)
β: % Dehnung
Festigkeit von gepressten Stangen
| Legierungssorte | Zustand bei der Herstellung | Prüfbedingung | Ø mm | σ in | σ0,2 | β, % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Д1 | Ohne Wärmebehandlung | Ohne Wärmebehandlung | 8-300 | 195 (20) | 110 (11) | 12 |
| Д1 | Ohne Wärmebehandlung | Gehärtet und natürlich gealtert | 8-130 | 375 (38) | 215 (22) | 12 |
| Д1 | Ohne Wärmebehandlung | Gehärtet und natürlich gealtert | 130-300 | 355 (36) | 195 (20) | 10 |
| Д1 | Gehärtet und natürlich gealtert | Gehärtet und natürlich gealtert | 8-100 | 375 (38) | 215 (22) | 12 |
| Д16 | Ohne Wärmebehandlung | Ohne Wärmebehandlung | 8-300 | 245 (25) | 120 (12) | 12 |
| Д16 | Ohne Wärmebehandlung | Abgeschreckt und natürlich gealtert | 8-22 | 390 (40) | 275 (28) | 10 |
| Д16 | Ohne Wärmebehandlung | Abgeschreckt und natürlich gealtert | 22-130 | 420 (43) | 295 (30) | 10 |
| Д16 | Ohne Wärmebehandlung | Abgeschreckt und natürlich gealtert | 130-300 | 410 (42) | 275 (28) | 8 |
| Д16 | 300-400 | Abgeschreckt und natürliche Alterung | 390 (40) | 245 (25) | 6 | |
| Д16 | Aushärtung und natürliche Alterung | Aushärtung und natürliche Alterung | 8 - 22 | 390 (40) | 275 (28) | 10 |
| Д16 | Gehärtet und natürlich gealtert | Gehärtet und natürlich gealtert | 22 - 100 | 420 (43) | 296 (30) | 10 |
Gehärtete und naturgealterte Rohrfestigkeit
| Legierung | Herstellungsverfahren | Wanddicke | Ø | σ in | σ0,2 | δ, % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Д1 | Gepresst | ≤5 | - | 34 | - | 10 |
| Д1 | Gepresst | ≥5 | ≤120 | 36 | 20 | 12 |
| Д1 | Gepresst | ≥5 | über 120 | 38 | 22 | 10 |
| Д1 | gewalzt und gezogen | bis zu 1,0 | ≤22 | 38 | 20 | 13 |
| Д1 | Gewalzt und gezogen | 1,5-6 | ≤22 | 38 | 20 | 14 |
| Д1 | Gewalzt und gezogen | bis zu 1,0 | 23-50 | 40 | 23 | 12 |
| Д1 | Gewalzt und gezogen | 1,5-5 | 23-50 | 40 | 23 | 13 |
| Д1 | Gewalzt und gezogen | mehr als 5 | über 50 | 40 | 23 | 11 |
| Д19 | Gepresst | ≤5 | 37 | - | 9 | |
| Д19 | Gepresst | ≥5 | ≤120 | 40 | 26 | 12 |
| Д19 | Gepresst | ≥5 | über 120 | 43 | 28 | 10 |
| Д19 | gewalzt und gezogen | bis zu 1,0 | ≤22 | 42 | 26 | 13 |
| Д19 | Gewalzt und gezogen | 1,5-5 | ≤22 | 42 | 26 | 14 |
| Д19 | Gewalzt und gezogen | ≥5 | 23-50 | 43 | 29 | 12 |
| Д19 | Gewalzt und gezogen | ≥5 | 50 | 43 | 29 | 10 |
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