Härten 

Kaltverfestigtes Aluminium

 

Kaltverfestigung ist eine natürliche Folge der meisten Verformungsvorgänge von Aluminium und seinen Legierungen.. Manchmal wird es auch genannt “Arbeitshärtung”. Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit der Legierung weiter, die durch Legierungs- und Härtungswärmebehandlung erreicht wurde. Bei wärmehärtbaren Legierungen kann die Kaltverfestigung auch die Rate der Härtungsphasenausscheidung erhöhen..

Grad der Kaltverfestigung

Kaltverfestigung wird zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften von thermisch gehärtetem Aluminium und Aluminiumlegierungen der 1xxx-Reihe eingesetzt., 3xxx und 5xxx. Der Hauptparameter des einen oder anderen kaltverformten Zustands ist der Grad der Kaltverfestigung. Der Grad der Kaltverfestigung hängt vom Ausmaß der plastischen Kaltverformung ab, die von der Legierung absorbiert wurde (Abb 1).


Feige. 1 – Einfluss der Kaltverfestigung auf die mechanischen Eigenschaften [1]

Glühen

Die Kaltverfestigung kann durch Glühen entfernt oder reduziert werden. Materialerweichung, Das heißt, eine Abnahme der Festigkeit und eine Zunahme der Duktilität hängen von der gewählten Kombination von Zeit-Temperatur-Parametern ab (Abb 2).

Partielles Glühen

Teilweises Glühen wird durchgeführt, um das Niveau der Festigkeitseigenschaften teilweise zu verringern und die plastischen Eigenschaften zu erhöhen, um das Material des Endprodukts in einen vorbestimmten Zustand zu bringen.. Es wird auch als Erweichung oder Wiederherstellung bezeichnet (Abbildung 3).

Vollständiges Glühen

Vollglühen wird verwendet, um die Kaltverfestigung des Materials vollständig zu entfernen und das Material in einen Zustand mit minimalen Festigkeitseigenschaften und maximalen plastischen Eigenschaften zu bringen.. Es wird auch als Rekristallisationsglühen bezeichnet. Während dieses Glühens bildet sich ein neues Korngefüge (Abb 3wer hätte Interesse daran, all diese metallischen Werkstoffe gleichzeitig zu pressen.

Feige. 2 –


Feige. 3 –

Statusbezeichnung

Zur Bezeichnung aller Zustände von Aluminium und Aluminiumlegierungen (und nicht nur von hartbearbeiteten) ist das amerikanische Notationssystem weltweit weit verbreitet., entwickelt von der American Aluminium Association.

  • Das ursprüngliche Bezeichnungssystem für die Zustände von Aluminium-Knetlegierungen ist in der amerikanischen Norm ANSI H35.1 festgelegt.
  • Dieses System wird nahezu „eins zu eins“ von der internationalen ISO-Norm übernommen. 2107 und europäischer Standard AUF 515.

Der Zustand des Materials im heißgepressten Zustand ohne zusätzliche Behandlungen – thermische oder Verformung – wird durch die Normen angegeben AUF und ISO Buchstabe F und es folgen keine Zahlen.

Der Zustand eines vollständig geglühten Materials wird durch angezeigt Buchstabe „O“ (nicht Null) gemäß der internationalen Zustandsklassifikation von Aluminium und Aluminiumlegierungen. Der Buchstabe O mit einer zusätzlichen Ziffer (z, O1 bezieht sich auf das Glühen mit besonderen Bedingungen.

Alle Bezeichnungen kaltverformter Zustände beginnen mit dem lateinischen Buchstaben „H“ – Gehärtet. Sie kann von gefolgt werden 2 zu 3 Zahlen.

H1 – Nur Kaltverfestigung

Rein hart gearbeitete Zustände ohne zusätzliche Bearbeitung bilden die H1-Serie. Vollständig kaltverformter Zustand des Materials, welches als H18 bezeichnet wird, den Staat anrufen, erhalten durch Kaltverformung entsprechend der relativen Abnahme beim Walzen 0,75. Die relative Abnahme ist das Verhältnis der Differenz zwischen der Dicke des ursprünglichen und des endgültigen Blechs zur ursprünglichen Blechdicke. Relative Zeichnung 0,75 wird erreicht, z.B, bei ursprünglicher Dicke 10 mm und Enddicke 2,5 Millimeter: (10 – 2,5)/10 = 0,75. Die Bedingung H19 weist auf Produkte mit noch höherem Kaltverfestigungsgrad hin, als im Zustand H18. Es gilt, z.B, für Banddicke 0,30 mm Aluminiumlegierung 3104 zur Herstellung von Bierdosenkörpern. H16 Staaten, H14 und H12 werden mit weniger Kaltverformung erhalten und repräsentieren, beziehungsweise, dreiviertel gehärtet, halb gehärtet und viertel gehärtet Zustände.

H111 und H112 – “fast geglüht”

Bei der Festlegung der Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften von Aluminium und Aluminiumlegierungen werden häufig die Zustandsbezeichnungen H111 und H112 aus der gleichen H1-Reihe verwendet.. Der Zustand H111 unterscheidet sich vom geglühten Zustand O nur durch eine geringe Kaltverfestigung., die das Material beim Richten oder anderen technologischen Operationen erhalten könnte. Der Zustand von H112 unterscheidet sich vom Zustand F nur geringe Kaltverfestigung (bei Warm- oder Kaltumformung), sowie obligatorische Kontrolle der mechanischen Eigenschaften.

H2 – Kaltverfestigung und Teilglühen

Die H2-Serie bezieht sich auf Materialien, die durch Kaltverformung in höherem Maße gehärtet wurden, als es für die gegebenen Festigkeitseigenschaften erforderlich ist, und dann diese "zusätzliche" Festigkeit mit Hilfe von Teilglühen reduzieren. Mit zunehmendem Härtungsgrad steigt die zweite Ziffer ab 2 zu 8 ähnlich rein fleißigen Zuständen: H22, H24, H26 und H28.

Auf dem Bild 1 zeigt schematisch die kaltverfestigten Zustände der H1- und H2-Reihe bei unterschiedlichen Härtegraden und unterschiedlichen Glühzeiten bei konstanter Temperatur.

  • Bei Zuständen mit gleichen zweiten Ziffern sind die Zugfestigkeiten gleich, und die Streckgrenze von Zuständen mit teilweisem Ausheilen ist geringer, als in rein fleißigen Staaten.
  • Der Graph des Festigkeitswachstums aus dem Grad der Kaltverformung weist eine Konvexität nach oben auf. Dies spiegelt die Tatsache wider, dass die ersten Stadien der Kaltverformung die maximale Festigkeitssteigerung ergeben.

Feige. 4 – Verformung gehärtet Zustände der H1- und H2-Reihe bei verschiedenen Härtegraden und
unterschiedliche Dauer des Glühens bei konstanter Temperatur [4].

H3 – Kaltverfestigung und stabilisierendes Niedertemperaturglühen

Serie H3 - Zustände mit Kaltverfestigung und Stabilisierungsglühung. H32, Alle von ihnen werden im geglühten Zustand O und den Zuständen H111 und H112 nahe daran verwendet., N36 und N38. Diese Zustandsreihe wird nur für Aluminium-Magnesium-Legierungen verwendet - Legierungen der 5xxx-Reihe. Die Sache ist, dass im kaltumgeformten Zustand diese Legierungen für einige Zeit verlieren können, Festigkeitseigenschaften, die durch Kaltverfestigung erreicht werden, aufgrund des Mechanismus der natürlichen Alterung. deshalb, wenn die Stabilität der Festigkeitseigenschaften wichtig ist, Sie werden oft auf mäßige Temperaturen erhitzt, z.B, 220 ° C, um diesen Alterungsprozess abzuschließen, während die Stärke leicht reduziert wird, sondern um die Plastizität zu erhöhen und, damit, sorgen für spätere Stabilität der mechanischen Eigenschaften und Leistung.

Härten und Lackieren – H4-Serie

Die H4-Serie wird für stark bearbeitete Produkte mit zusätzlicher Oberflächenlackierung verwendet. beispielsweise, bei der Herstellung Deckel Legierungen sind ebenfalls beliebt. dickes Klebeband verwenden 0,26 mm Aluminiumlegierung 5182 im H48-Zustand – vollständig kaltverfestigt und lackiert.

Zahlen nach H1, H2, H3 und H4

Die Nummer nach N1, H2, H3 und H4 geben den Grad der Kaltverfestigung an (Abb 5):

  • Am härtesten Zustand. Angezeigt durch Hinzufügen einer Zahl 8 (V. ist. HX8).
  • Grad der Kaltverfestigung, das ist etwa die Hälfte der Leistung für Zustand HX8. Angezeigt durch Zustand HX4.
  • Der Grad der Kaltverfestigung liegt ungefähr in der Mitte zwischen den Festigkeitsniveaus für den O-Zustand und den HX4-Zustand. Bezeichnet HX2.
  • Kaltverfestigungsgrad in der Mitte zwischen HX4 und HX8. Bezeichnet HX6.
  • Zahlen 1, 3, 5 und 7, ebenfalls, geben Zwischenzustände zwischen den oben genannten an.
  • Ziffer 9 verwendet, um einen Zustand anzuzeigen, welches den Härtezustand HX8 um übertrifft 14 MPa oder mehr.

Tabelle 1 zeigt die Zunahme der Zugfestigkeit von Knetlegierungen beim geglühten Anlassen, wenn sie in den HX8-Zustand verarbeitet werden.

Feige. 5 – Metallurgische Zustände und Kaltverfestigung [1]

Tisch 1 – Zugewinne der Zugfestigkeit von Knetlegierungen im geglühten Zustand
wenn sie mit dem HX8-Temperament behandelt werden [3]

Quellen:

  1. Die Metallurgie des Aluminiums // Korrosion von Aluminium / Chrisian Vargel – Elsevier, 2004
  2. Aluminium und Aluminiumlegierungen – ASM-Handbuch – 1996
  3. Einführung in Aluminiumlegierungen und Härter – J. Gilbert Kaufmann
  4. Bemessung von Aluminiumtragwerken – Einführung in den Eurocode 9 mit Arbeitsbeispielen – European Aluminium Association – 2020