175503. lajstromszámú szabadalom • Alakítható aluminiumötvözet
3 175503 4 mazási területe olyan tárgyak előállítását is magában foglalja, amelyeknek — így például a főzőedényeknek - zománcozhatóknak és korrózióállóknak, továbbá Kész állapotban horpadásállónak kell lenniök. Az utóbb, említett alkalmazási célra a szerkezeti anyagoknál a zománcozhatóságot szokásosan úgy vizsgálják, hogy zománcozott próbalemezeket csupasz vágott szélükkel olyan oldatba merítenek, amely literenként 10-20 g antimon-III-kloridot tartalmaz. Zománcozhatónak tekinthető az ötvözet akkor, ha ennél a kísérletnél legkorábban 24 óra után, nagyobb igénybevételeknél 96 óra után, az oldatnak a zománcréteg alá történő behatolása a próba szélétől számítva 3 mm-nél kevesebb. Ismeretes az, hogy magnéziumtartalmú alumíniumötvözetek ennek a hatásnak csak akkor állnak ellen, ha a próbalemezt zománcozás előtt a szokásos alkalikus zsírtalanítást, esetleg pácolást és tisztára öblítést magában foglaló előkezelés mellett, krómtartalmú oldatokkal felületileg passziválják. Ezokból a felsorolt alkalmazási célokra a 3003 sz. USA-szabvány szerinti szűk tűrési tartománnyal rendelkező magnéziummentes (Mg <0,01%) ötvözetet használnak. Ennek az ötvözetnek az összetétele a következő: 1,0 - 1,3% mangán 0 — 0,4% szilícium 0 — 0,6% vas 0—0,1% cink 0,1-0,2% réz maradék alumínium. Ennél az ötvözetnél a fent említett antimon—III—kloriddal való vizsgálat esetén nem történik korrozív bevándorlás a zománcréteg alá. Az ötvözet önmagában kielégítő szilárdsággal rendelkezik, hátránya azonban az, hogy a zománc beégetésénél, azaz 500 °C feletti hőmérsékleten „lágy” állapotba megy át és a belőle előállított késztermékek, így például fazekak és serpenyők, nem rendelkeznek kielégítő horpadásállósággal. Ezenkívül erre az alkalmazási célra ismeretesek AlMgSi típusú ötvözetek (például a 3 3206 számú szerkezeti anyag, 1727 DIN szabvány), amelyekkel az utóbb említett nehézségek megkerülhetők, mivel a zománc beégetése után újból kikeményednek. Ezek azonban nagy Mg-tartalmuk miatt és ehhez kapcsolódóan azért, mivel költséges és a kromáttartalmú oldat miatt a környezetet szennyező előkezelést kell végezni, gazdasági okokból nem jönnek számításba. Ismeretes továbbá az, hogy AlCuMg típusú ötvözetek bizonyos tűrési tartományban minden további előkezelés nélkül zománcozhatok kromáttartalmú oldatokkal és ezek az ötvözetek a kívánt keményedési hatást is mutatják. Ez az ötvözettípus a felsorolt alkalmazási területeken azonban nem jöhet számításba, mert a kristályközi korróziónak, amelynek a késztermékek rendes körülmények között ki vannak téve, nem áll ellen. Ezeken az ötvözeteken a zománc kielégítően tapad ugyan, azonban már rövid használat után jelentkezik a serpenyők, fazekak és hasonló edények károsodása a szerkezeti anyag kristályközi korróziója miatt. Szükség volt tehát megfelelő alakítható alumíniumötvözetre, mint szerkezeti anyagra olyan tárgyak előállításához, amelyeknek a jó alakíthatóság és korrózióállóság mellett 400 °C feletti újrakristályosodási hőmérséklettel kell rendelkezniök és ezen túlmenően különleges előkezelés nélkül is jól zománcozhatóknak kell lenniök. Meglepő módon azt találtuk, hogy az alábbi összetételű alakítható alumíniumötvözet (alkotók mennyisége súly%-ban) a megadott alkalmazási célnak kitűnően megfelel. 0,8 - 2,2% mangán 0,1 - 0,5% cirkónium 0 - 1,0% vas 0 — 0,6% szilícium 0 - 0,5% réz 0 —legfeljebb 0,1% magnézium maradék alumínium, ideszámítva az elkerülhetetlen előállítási szennyezőket is. A fő ötvözőelemeknek az újrakristályosodást gátló hatása olyan erős, hogy egy vizsgált próbánál 350 °C-on két óra hosszáig tartó hevítés és szobahőmérsékleten való vizsgálat után a szilárdságcsökkenés csak 10-20% nagyságú a hidegen alakított állapottal szemben. A szakítószilárdság csökkenése lágy állapotban 350 °C és 500 °C között azután első közelítésben lineárisan megy végbe, értéke körülbelül 6,5 kg/mm2/100 °C, anélkül, hogy meredek csökkenés következnek be. A kísérletek egyértelműen azt mutatják, hogy ennek az alakítható alumíniumötvözetnek az újrakristályosodási hőmérséklete 400 °C felett van. További részleteket a mellékelt diagram alapján világítunk meg. A találmány szerinti alakítható alumíníumötvözetet 80%-os hidegalakítás után — tehát a „kemény” állapotból kiindulva — mindenkor két óra hosszat izzítottuk különböző hőmérsékleteken és ezt követően mértük a szakító szilárdságra (ob), a folyási határra (a0>2), valamint a szakadási nyúlásra (ö]0) vonatkozó értékeket. A szerkezeti anyagparamétereit szobahőmérsékleten határoztuk meg. A diagramra ezenkívül felvittük egy AlMg3-ötvözet folyási határra vonatkozó értékeit is, mindenkor egy órás hevitési idő után. Míg az összehasonlításul szolgáló ötvözetre vonatkozó, mérési pontokat összekötő görbe az alakítható alumíniumötvözeteknél általában ismert alakot mutatja, mégpedig 250 °C és 300 °C között kezdődően meredek esést és 350 °C-nál teljes lágyulást a találmány szerinti ötvözet megfelelő értékei kereken 150 °C-al tolódtak el felfelé. Már egyedül ezáltal is lényegesen kiszélesedik ennek az ötvözetnek az alkalmazási területe. Ehhez járul még az, hogy legalább 400°C-ig az anyag paramétereinek hőmérséklettől való függése messzemenően nem olyan mértékű, mint például az összehasonlításul szolgáló ötvözetnél 300 °C körüli tartományban. Ennek gyártástechnológiailag az a nagy előnye, hogy a „kemény” és a „lágy” között levő minden állapotot jóval egyszerűbben és pontosabban tudjuk elérni. Amennyiben például az összehasonlításul szolgáló ötvözetnél 260 °C és 320 °C között egy meghatározott szilárdsági állapotot akarnánk beállítani, a hőkezelés hőmérsékletét és az izzítási időtartamát nagyon pontosan be kellene tartanunk, mivel például csupán 10 °C-os eltérés a szilárdságértékek jelentős változását eredményezné. Amennyiben 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
