Aluminium und Aluminiumlegierungen

Transkript

1 Reine und angewandte Metallkunde in Einzeldarstellungen Herausgegeben von W. Köster Band 19 Aluminium und Aluminiumlegierungen Von Dr. D. Altenpohl Vizedirt'ktor bei der Schweizerischen Aluminium AG, Zürich unter Mitarbeit des Forschungsinstitutes der Schweizerischen Aluminium AG, Neuhausen am Rheinfall Direktor Dr. E. Bloch, Ing. H. Arbenz, Dr. H. Bichsel, Ing. E. v. Burg, lng. H. Hug, Dr. F. Rohner sowie der Schweizerischen Aluminium AG, Zürich und Chippis Dr. G. Hofmann, Dr. H. Zeiger, Dr. H. Zoller und von Prof. Dr. P. Beck, Prof. Dr. T. Federighi, Prof. Dr. V. Gerold, Dr. E. Macherauch, Prof. Dr. G. Schoeck, Dr. H. Stüwe Mit 662 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1965

2 Alle Rechte, insbe,;ondere das der übersetzung in fremde t\prachcll, vorbehalten Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet dieses Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie) oder auf andere Art zu vervielfältigen by Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1965 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag, Berlin Göttigen Heidelberg Softcover reprint of the hardcover I st edition 1965 ISBN ISBN (ebook) DOI / Lihrary of Congress Ca ta log Card Number: 64 ~3061 Die "~iedergabe VOll GebrauchsnalHen, HalldehmUluen, 'Varenbezdchnullgell tl:5w. in diesem Buche berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche NaUlen im Sinne der \Varenzeichen- und ::\iarkl'ilschutz-gf'8dzgebung als frd zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden üürftpll Titel Xr. 6277

3 Vorwort Der vorliegende Band faßt ausgewählte Kapitel aus der Metallkunde des Aluminiums und seiner Legierungen zusammen. Hierbei wurde besonderer Wert darauf gelegt, Ergebnisse der klassischen Metallkunde, der Metallphysik sowie der industriellen Forschung miteinander zu verbinden. Ein solcher Brückenschlag ist erwünscht, um die Wechselwirkung zwischen den genannten Arbeitsgebieten im Bereich des Aluminiums und seiner Legierungen zu verbessern. Um diese Brücke einem möglichst weiten Leserkreis gut gangbar zu machen, wurde darauf geachtet, daß die Darstellung übersichtlich und in einer Form erfolgte, die auch für den mit dem speziellen Fachgebiet nicht vertrauten Leser verständlich ist. Die zur Verfügung stehende Seitenzahl hat uns genötigt, eine gewisse Auswahl des behandelten Stoffes zu treffen. Aus diesem Grunde wurde bewußt auf die Abhandlung solcher Themen verzichtet, welche vorwiegend mit der Verfahrenstechnik zu tun haben. So wurde auch die Erörterung der Umformungs- und Verbindungsverfahren fortgelassen, obwohl diese manche interessanten metallkundlichen Aspekte bieten. Bei der Auswahl und Zusammenstellung der einzelnen Beiträge wurden absichtlich gewisse Schwerpunkte geschaffen. Diese kommen auch in der Auf teilung des Buches in drei Hauptkapitel zum Ausdruck. Im ersten Teil des Buches werden die bei der Erstarrung ablaufenden Vorgänge eingehend behandelt, weil diese für Guß- und Knetlegierungen gleichermaßen wichtig sind und weil die von der Erstarrung herrührenden Gefügemerkmale bei relativ vielen Eigenschaften des Aluminiums Auswirkungen zeigen. Der zweite Teil bringt eine Metallkunde des Aluminiums als das eigentliche Brückenelement zwischen Forschung und industrieller Praxis. Im dritten Teil des Buches werden die Eigenschaften der in der Praxis am meisten verwendeten Aluminiumwerkstoffe aus der Sicht des )letallkundlers beschrieben. Hierbei wird das Verhalten des unlegierten Aluminiums eingehend geschildert, weil am Reinstaluminium eine größere Anzahl grundlegender Untersuchungen durchgeführt wurden und dem Reinaluminium im Rahmen der industriellen Forschung besondere Bedeutung zukommt. Bei einem Buch, das von einer Reihe verschiedener Autoren geschrieben wird, sind einige spezielle Gegebenheiten vorhanden. So sind z. B.

4 IV Vorwort der Überarbeitung der einzelnen Kapitel zur Erzielung einer möglichst einheitlichen Art der Darstellung Grenzen gesetzt. Eine gewisse Überlappung, welche die Kapitel teilweise aufweisen, wurde absichtlich belassen, um hierdurch den geschlossenen Aufbau der einzelnen Kapitel zu wahren und die Zusammenhänge zwischen den behandelten Sachgebieten deutlicher herauszustellen. Bei der Zitierung von Literaturangaben wurde Wert darauf gelegt, besonders neuere und zusammenfassendere Arbeiten zu benennen, unter Verzicht auf Vollständigkeit des Literaturverzeichnisses. Bei der Auswahl und Zusammenstellung des Textes haben die Verfasser vielfältige Hilfe erfahren. Besonders hervorzuheben ist das starke Interesse, das Herr Prof. Dr. phil. Dr.-Ing. E. h. W. KÖSTER dem vorliegenden Band gewidmet hat. Wir verdanken ihm eine Vielzahl wertvoller Hinweise, die das Gesicht dieses Buches entscheidend beeinflußt haben. Der Generaldirektion der Schweizerischen Aluminium AG in Zürich sowie der Direktion ihres Forschungsinstitutes in Neuhausen danken wir für die Bereitstellung zahlreicher Unterlagen für den vorliegenden Band. Darüber hinaus möchten wir folgenden Herren für die kritische Durchsicht einzelner Kapitel und für fruchtbare Diskussionen danken: Prof. Dr.-Ing. P. BRENNER, Bonn Dr. W. EICHENAUER, Darmstadt Dr. F.-E. FALLER, Bonn Prof. Dr.-Ing. E. GEBHARDT, Stuttgart Dr.-Ing. G. GÜRTLER, Düsseldorf Dr. F. HAESSNER, Stuttgart Prof. Dr. TH. HEUMANN, Münster Dr. G. lbe, Aachen Dr.-Ing. R. IRMANN, Neuhausen Dr. H. KRONMÜLLER, Stuttgart Dr.-Ing. D. LENZ, Singen Prof. Dr. K. LÜCKE, Aachen Dipl.-Phys. H. NIELSEN, Düsseldorf Dr. W. ROTH, Bonn Prof. Dr. A. SEEGER, Stuttgart Dr.-Ing. H. VOSSKÜHLER, Ulm, sowie Frau Prof. Dr. D. WILSDORF-KuHLMANN, Philadelphia Schließlich ist es uns eine angenehme Pflicht, den Herren Dr. G. HOF MANN, Dipl.-Ing. P. WOLF und Dr. H. ZEIGER für ihre Mitwirkung bei der Ausarbeitung des Manuskripts zu danken. Zürich, im Juni 1964 Dietrich G. Altenpohl

5 Inhaltsverzeichnis A. Eigenschaften der Aluminiumschmelze, Vorgänge bei der Erstarrung, Gießen von Knet- und Gußlegicrungen 1 1. Grundlagen (D. ALTENPOHL) Vorgänge beim Aufschmelzen - Struktur der Schmelze Viskositätsbestimmung Viskosität von verschiedenen Systemen Aluminium ohne Zusätze Einfluß von Zusätzen an Eisen, Titan, Kupfer, Magnesium und Zink Eingehendere Untersuchung einzelner Systeme Aktivierungsenergie des viskosen Fließens Ergebnisse von Penetrationsversuchen Oberflächenspannung von Schmelzen Faktoren, welche die Erstarrung beeinflussen Kornverfeinerung durch Eigenkeime Einfluß von Bewegung oder Vibration der Schmelze auf Keimbildung und Erstarrung Zuflnß der Schmelze zur Erstarrungsfront Vibration :{ Einfluß extremer Bedingungen auf Keimbildung und Erstarrung Einflul3 extrem hoher Erstarrungsgeschwindigkeit Erstarren unter Über- oder Unterdruck Kornvcrfeillerung durch }'remdkeime Kornverfeinerung durch verschiedene Legierungszusäb:e Untersuchungen über die Ursache der Kornverfeinerung durch Titan-Zusätze Erstarrung von legiertem und unlegiertem Aluminium Verhältnisse nahe der Erstarrungsfront Temperaturgefälle nahe der Erstarrungsfront Konzentrationsgefälle nahe der Erstarrungsfront 35 UH:3 Zusammenwirken verschiedener Faktoren nahe der Erstarrungsfront \Värmetransport beim Erstarren Dendriten und Subkörner , Definition verschiedenere Grenzflächen im Gußgefüge Mechanismus beim Wachsen eines Dendriten Kornseigerung und dendritisches Wachstum Unstetigkeiten beim Kristallwachstum... 46

6 VI Inhaltsverzeichnis Quantitative Messung der Kornseigerung bei Strangguß und Kokillenguß Erstarrung der Restschmelze Effekte nach dem Erstarren Diffusionsvorgänge unmittelbar nach dem Erstarren Gefügeänderungen bei einer Barrenhochglühung (Homogenisierungsglühung) Ausdehnungseffekte Korngrenzenverschiebung nach der Erstarrung Nichtmetallische Verunreinigungen (Gase, Oxyde) im flüssigen und festen Aluminium (D. ALTENPoHL) übersicht : Gleichgewicht Aluminium-Wasserstoff. Wasserstoffgehalt des flüssigen und festen Aluminiums Verfahren zur Gasbestimmung Vorbemerkung Quantitative Laboratoriumsmethoden Vakuum-Extraktion Wasserstoffbestimmung nach dem Telegas-Prinzip Verfahren von Y. Dardei Diverse Verfahren Halbquantitative oder qualitative Prüfverfahren Straube-Pfeiffer-Verfahren Qualitative Gasbestimmungsverfahren am Gußgefüge Qualitative Gasbestimmung durch die Ermittlung der Blasenbildung an geglühten Blechen Wasserstoffdiffusion Vorgänge beim Durchgang von Wasserstoff durch Aluminium Diffusionskoeffizient Geometrische Anordnung des Wasserstoffes im Aluminium Entstehung von Blasen und Poren bei der Erstarrung Keimbildung Wachstum der Wasserstoffblasen Anordnung des ausgeschiedenen Wasserstoffs im erstarrten Gefüge. Beobachtungen über das Auftreten feiner Poren Veränderung des Wasserstoffgehaltes des festen Aluminiums während des Glühens Eindiffusion von Wasserstoff in das Aluminium bei Korrosionsvorgängen EinHuß von Verunreinigungen auf den Wasserstoffgehalt. Mechanismus der Blasenbildung Einfluß des Natriumgehaltes EinHuß des Oxydgehaltes Bestimmung des Oxydgehaltes EinHuß diverser Verunreinigungen auf die Blasenbildung beim Weichglühen Beeinflussung der Eigenschaften des Aluminiums durch den Gehalt an Wasserstoff und Oxyden Gasaufnahme und Entgasung von Aluminiumschmelzen unter technischen Bedingungen

7 Inhaltsverzeichnis VII übersicht Gleichgewicht zwischen Entgasen und Begasen beim Abstehen einer Schmelze. Einflußgrößen Wasserdampfgehalt in der Ofenatmosphäre Oxydschichten auf der Oberfläche der Schmelze Temperatur der Schmelze Standhöhe der ~chmelze während der Abstehbehandlung oder während des Durchperlens von reinigenden Gasen Resultate bei technischen Entgasungsverfahren Entgasen durch ~pülgase Entgasen durch Abstehen Heinigen von Schmelzen durch Salzbehandlung Zusammenfassender Vergleich technischer Entgasungsverfahren. Hinweis auf neue, kontinuierliche Verfahren Metallkundliehe Probleme beim Gießen von Knetlegierungen (D. ALTE::-IPOHL) Einfluß der Erstarrungsgeschwindigkeit Faktoren, die beim Stranggießen zu beachten sind übersicht über die wichtigsten Variablen beim Stranggießen Hinweis auf die Wichtigkeit des Verständnisses für die in Frage kommenden Grundlagen Geometrie der Erstarrungsfront, Wärmeableitung, innere Spannungen und Rißbildung beim Stranggießen Lage der Erstarrungsfront Lage der Isothermen im Barren Innere Spannungen :t:{4 Rißbildung beim Stranggießen Vergleich von Flach- und Rundbarren Kaltrisse :3 Warmrisse Einfluß von Gießgeschwindigkeit und Barrenformat auf Rißbildung, Sumpf tiefe und Korngröße Makroskopische Seigerungsvorgänge im Gußgefüge 3.51 Übersicht Makroskopische Bereiche mit starken Unterschieden in der Ausscheidungsform der Legierungselemente Untersuchungen an Reinaluminium Untersuchungen an Knetlegierungen 3.6 Umgekehrte Blockseigerung Vorbemerkung Beobachtungen an Gußbarren aus Aluminium-Legierungen Unstetigkeiten der umgekehrten Blockseigerung in Stranggußbarren Zusammenhang zwischen Unstetigkeiten in der Korngröße und Seigerungen Theorie der umgekehrten Blockseigerung von Aluminiumlegierungen Ausschwitzungen und Seigerungen nahe der Gußhaut. 3.8 Zusammenhang zwischen Gasgehalt, Porosität und Seigerungen

8 VIII Inhaltsverzeichnis 3.9 Einige Beispiele aus der Praxis des Stranggießens Einfluß des Schmelz- und Gießverfahrens auf die Blasenbildung beim Weichglühen Korngröße..., Fiederkristalle Beeinflussung der Korngröße Gießen von Reinaluminium mit tiefem Sumpf Stranggießen mit verringerter direkter Kühlung Gießen von möglichst spannungsfreien Legierungsbarren Auftreten von Krusten oder großen Primärkristallen beim Gießen von Legierungen Festigkeitswerte von Gußgefüge Einfluß der Gießbedingungen auf die Festigkeitswerte nach dem Abwalzen Metallkundliche Probleme beim Gießen von Guß legierungen (H. ARBENz) Grundsätzliche Unterschiede zwischen Guß- und Knetlegierungen Gießverfahren und ihr Einfluß auf das Gußgefüge Sandguß Kokillenguß Druckguß Verhalten des Metalls in der Form Beeinflussung des Fließens und der Formfüllung Erstarrungsvorgänge Gasausscheidung Veredelung der Aluminium-Silizium-Legierungen als Sonderfall der Kornfeinung Beschreibung der Veredelungsoperation Auswirkungen und Begleiterscheinungen der Veredelung Unterkühlung Gefügeänderungen Änderung der Fließeigenschaften und der Lunkerneigung Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften Deutung des Veredelungsvorganges Theorie des ternären, natriumhaltigen Eutektikums Theorie der Inaktivierung der Schlackentrübe oder der Fremdkeime Theorie der Diffusionshemmung. 193 Literatur zu Kapitel A 1 bis B. Allgemeine Metallkunde und Metallphysik des Aluminiums und seiner Legierungen Metallphysikalische Grundlagen Gitterbaufehler im Aluminium und ihr Verhalten bei der Verformung (G. SCHOECK.) Einführende Bemerkung über Gitterfehler in Metallen und speziell im Aluminium Leerstellen Zwischengitteratome 204

9 Inhaltsverzeichnis IX Fremdatome Versetzungen Stapelfehler Korngrenzen Ausscheidungen Atomare Fehlordnun~ Bildungs- und Wanderungsenergie für Leerstellen Einfluß von Fremdatomen VerRetzungcn pannungen, Energie, Kräfte VerBetzungsstruktur im Aluminium :3:3 Weite der Aufspaltung Durchsdmeidungssprünge Bildung von Leerstellen und Zwischengitteratomen durch 8prünge () Klettern von aufgespaltenen Versetzungen Quergleitung Seßhafte Versetzungen :39 Ursprung von Versetzungen Plastische Verformung Versetzungsmultiplikation Die kritische Fließspannung Verfestigung ;; Kriechen Hochtemperaturkriechen Kriechen bei mittlerer Temperatur Kriechen bei tiefen Temperaturen () vvechselwirkung z\rischen Versetzungen und anderen Gitterstörungen Elrtstische Wechselwirkung Chemische Wechselwirkung Streckgrenzeneffekte G4 J\Titdiffusion von Fremdatomen 235 LW;),~usscheidungen Elektronenmikroskopische Untersuchung des Verhaltens von Versetzungen und Leerstellen im Aluminium (H. BICHsEL) Präparationsmethoden zur elektronenmikroskopischen Untersuchung Abdruckverfahren Herstellung durchstrahlbarer Metallfolien Nachweis von Versetzungen und Agglomeraten von Leerstellen Übersicht Besondere Versetzungstypen :3 Subkorngefüge Literatur zu Kapitel u Plastische Verformung (D. ALTENPoHL, H. BICHsEL, E. MACHE- RAUCH) Einleitung Kristallographie und Geometrie der Verformung Verformung von Reinstaluminium Einkristalle

10 x Inhaltsverzeichnis Verfestigungskurven Oberflächenbeobachtungen Bi-, Tri- und Mehrkristalle Vielkristalle Verformung von Aluminiumlegierungen Kupferhaltige Legierungen Magnesiumhaltige Legierungen Sonstige Legierungen Technische Verformung von Knetlegierungen Hochgeschwindigkeitsverformung Oberflächenbeobachtungen bei Kriech- und Wechselverformung Kriechverformung Wechselverformung 298 Literatur zu Kapitel B Erholung und Rekristallisation (D. ALTENPOHL) Erholung _... _ _ Übersicht Thermische Effekte während der Erholung Erholung des elektrischen Widerstandes, der Linienbreite bei der Röntgenfeinstruktur-Untersuchung sowie der Härtewerte Grundlegende Beobachtungen bei der Entfestigung Erholung während oder nach der plastischen Deformation. Zusammenhänge zwischen Erholung und Subkornwachstum Einfluß gelöster Legierungselemente auf die Entfestigung Übergänge zwischen Entfestigung und Rekristallisation Herstellung des halbharten Zustandes durch Entfestigung oder durch Rekristallisation mit anschließender Kaltverformung Entfestigungsverhalten bei Material geringer Dicke Korrosionsverhalten Rekristallisation 3.21 Übersicht Untersuchungsmethoden zur Verfolgung der Rekristallisation Metallographische Beobachtungen Prüfung der Festigkeitswerte Röntgenographische Untersuchungen Untersuchung physikalischer Kennwerte Rekristallisation des Gußgefüges Einfluß von Kaltverformungsgrad und Weichglühbedingungen auf die primäre Rekristallisation Übersicht Rekristallisation im Bereich des kritischen Reckgrades Ablauf der primären Rekristallisation oberhalb des kritischen Reckgrades Einfluß von Legierungszusätzen auf die primäre Rekristallisation AufgabensteIlung Experimentelle Befunde

11 Inhaltsverzeichnis XI 3.26 Faktoren, welche die Rekristallisation des Aluminiums beeinflussen :l Einwirkung des Gießverfahrens und der thermischen Vorgeschichte auf die primäre Rekristallisation Ablauf der sekundären Rekristallisation :l.263 Situation bezüglich einer einheitlichen Theorie des Mechanismus der Rekristallisation des Aluminiums Mechanismus der Korngrenzenvcrsehiebung bei der Rekristallisation. 366 Literatur zu Kapitel B Feinstruktur und Texturen Feinstruktur Untersuchungen mit Röntgenstrahlen (F. ROHNER) Messung der Gitterkonstante Ermittlung der Korngröße sowie von Versetzungen Texturuntersuehungen (H. P. STÜWE) Texturen, ihre 2\Iessung und Darstellung Definitionen Darstellung von Texturen Messung von Texturen Guß texturen IVarmyerformungstexturen Kaltverformungstexturen S- und R Lage Oberflächentextur von Blechen Legierungstyp der Walztextur Fasertextur in Drähten Scher und Torsionstexturen Theorie der Verformungstexturen :l Rekristallisationstexturen Würfel- und R-Lage... :l Einfluß von Legicmngszusätzen Einfluß der Vorgeschichte des Materials M Rekristallisationstextur in Drähten Theorie der R('kristallisationstexturen Vergleich der Textur weich geglühter Bleche aus Reinaluminium und Kupfer (P. A. BECK) Zipfelbildung bei Reinaluminium (H. HUG) Aufgabenstellung und Übersicht Einfluß der Walztemperatur, des Kaltverformungsgrades und der Weichglühbedingungen Einfluß der Barrenglühbedingungen Einfluß des Eisen: Silizium-Verhältnisses Einfluß des Heinheitsgrades Einfluß des Zusatzes von Beryllium, Chrom oder Vanadium 422 Literatur zu Kapitel B 4.1 bis Theorie der Aushärtung Phänomenologie der Aushärtung (G. HOFMANN) Einleitung

12 XII Inhaltsverzeichnis Voraussetzungen und Maßnahmen für die Aushärtung. Definition von Kalt- und Warmaushärtung Untersuchungsmethoden Übersicht über die bei der Aushärtung ablaufenden Vorgänge Warmaushärtung Kaltaushärtung Rückbildung. Übergang von der Kaltaushärtung zur Warmaushärtung Kinetik der Aushärtung Faktoren, die die Kinetik der Aushärtung beeinflussen Legierungszusammensetzung Gitterfehlstellen Einfluß des Abschreckverfahrens oder einer kurzzeitigen Zwischenerwärmung auf die Aushärtung Kaltverformung Einfluß von Vibrationen auf die Aushärtung Zur energetischen Auswertung kinetischer Messungen Strukturelle Vorgänge während Aushärtungs- und Ausscheidungsvorgängen (V. GEROLD, D. ALTENPOEL, H. BICEsEL mit einem Beitrag von T. FEDERIGEr) Einleitung System Aluminium-Kupfer Übersättigter Mischkristall Entmischungszonen (G. P. - Zonen I) Die E>-Phase (G. P. - Zone II) Die E>-Phase Die E>-Phase Systeme Aluminium-Silber und Aluminium-Zink Übersättigter Mischkristall Entmischungszonen Ausscheidungsphasen Systeme Aluminium-Zink-Magnesium und Aluminium-Kupfer- Magnesium Entmischungszonen Ausscheidungsphasen System Aluminium-Magnesium-Silizium Einfluß von Gitterfehlern auf die Zonenbildung Beeinflussung der Ausscheidung durch Gitterfehlstellen Wechselwirkungen von Versetzungen mit Ausscheidungen 504 Literatur zu KapitelB C. Physikalische und technologische Eigenschaften des Aluminiums und seiner Legierungen Physikalische Eigenschaften Übersicht (D. ALTENPOHL) Literatur zu Kapitel C Elektrische Leitfähigkeit (H. ZOLLER) Einleitung HALL Konstante, Elektronendichte und -beweglichkeit Temperatur- und Zustandsabhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes

13 J nhaltsverzeichnis XIII MATTHIEssENsche Regel und Temperaturkoeffizient Temperaturabhängigkeit des Widerstandes im festen Aluminium Widerstand bei Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt Beeinflussung des spezifischen elektrischen 'Widerstandes durch Gitterbaufehler und plastische Verformung 'Wirkung von Fremdelcmenten auf den elektrischen Widerstand und die HALL-Konstante von Aluminium ii1 Elcktrischer Widerstand mehrphasiger Legierungen ii2 Wirkung gelöster Fremdelemcnte ;";;{ Wirkung größerer Zusätze. Vcrlauf von Widerstand und HALL-Konstante bei Aushärtungsvorgängen Weitere Beeinflussungsmöglichkeiten des spezifischen elektrischen lviderstandes ß1 Elastische (Zug- )Hpannungen Magnetische Felder Wärml'lcitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit Einige Hinweise auf die Technologie der Verarbeitung von Aluminium,,;u Leitmaterial Diffusion (F. Rom;~;R) Einleitung Chf'mische Diffusion Selbst diffusion H4 Diffusionsmechanismen und ~usammenhänge zwischen cl1('- miseher Diffusion und Selbstdiffusion Oberflächen- und Korngrenzendiffusion 542 Literatur zu Kapitel C 1.2 und 1.:~ Mechunisehl' Eigenschaften (D. ALTENPOHL u. E. von BURG) Statische Festigkeit bei Raumtemperatur, ermittelt aus dem Zugversuch Spannungs-Dehnungs-Kurve Härtewerte Festigkeitswerte einiger Aluminiumknetlegierungen Genormte Werte Veränderung der Festigkeitswerte beim Kaltwalzen :{ Preß effekt Auswertung der Ergebnisse dcs Zugversuches Übersicht Gleichung der Fließkurve :{ Oleichmaßdehnung Einschnürung beim Zugversuch Einfluß der Verformungsgeschwindigkeit und der Temperatur auf die im Kurzversuch ermittelten mechanischen Eigenschaften Festigkeit bei tiefen Temperaturen Festigkeit bei erhöhten Temperaturen ÜbersiC'ht über die Festigkeitswerte im Temperaturbereich von -~200 bis +400 C. Einfiuß der Verformungsgeschwindigkeit Standfestigkeit der Aluminium-Knetlegierungen Einführung Zeitstandfestigkeit und Zeitstandkriechgrenze 572

14 XIV Inhaltsverzeichnis 2.33 Dauerstandkriechgrenze DVM-Kriechgrenze Kriechkurven Auswertung der Kriechkurven Verformungsverhalten des Aluminiums' in Abhängigkeit von der Temperatur - Theoretische Ansätze Übersicht " Hinweis auf einige Faktoren, welche bei der Untersuchung des Kriechens die Meßwerte beeinflussen Verfestigung durch Kaltverformung AUBScheidungsvorgänge Kristallerholung und Rekristallisation Einwirkung tiefer Temperaturen auf den Verformungsmechanismus Dauerfestigkeit oder Wechselfestigkeit AufgabensteIlung Untersuchungsverfahren Typische Ergebnisse von Ermüdungsprüfungen an Probestäben Einfluß der Kaltverformung und der Temperatur auf die Wechselfestigkeit Zusammenhang zwischen Wechselfestigkeit und Dehngrenze oder Dehngrenzenverhältnis Einfluß verschiedener Arten von Kerben auf die Wechselfestigkeit Oberflächeneinfluß auf die Ermüdungsfestigkeit Einfluß der Legierungszusammensetzung Einfluß der Variablen während der Halbzeugherstellung Ausbildung des Ermüdungsbruches 599, Literatur zu Kapitel C Unlegiertes Aluminium Reinstaluminium (D. ALTENPoHL) Herstellungsverfahren Verfahren zur Ermittlung der Verunreinigungen von Reinstaluminium Einfluß der natürlichen Verunreinigungen des Reinstaluminiums auf Entfestigung und Rekristallisation Einfluß kleiner Legierungszusätze auf die Rekristallisation des Reinstaluminiums Mechanismus der Beeinflussung der Rekristallisation des Reinstaluminiums durch kleinste Zusätze oder Verunreinigungen "Kritische Dispersion" und Seigerungs-Substruktur Ausscheidungsvorgänge bei kleinen Eisengehalten Wechselwirkung der Fremdatome mit Korngrenzen (Großwinkelkorngrenzen) Wechselwirkung der Fremdatome mit Versetzungen und Versetzungsansammlungen Beeinflussung der Rekristallisation des reinsten Aluminiums durch kleine Kupfergehalte. Theoretische Ansätze

15 Inhaltsverzeichnis xv Einfluß faserartig angeordneter Fremd"tome oder Ausscheidungen auf die Rekristallisation Eigenschaften und Anwendung von Reinstaluminium Korrosionsverhalten des Reinstaluminiums Reillaluminium (D. ALTENPoHL) Herstellungsverfahren, natürliehe Verunreinigungen Aluminium-Eisen-Legierungen Konstitutionsfragen <'estigkcitswerte und Ausscheidungsvorgällge Eisengehalte yon Reinaluminium und Aluminiumlegierungen Aluminium-Silizium-Legierungen Konstitutionsfragen Auss~heidungs- und Aushärtungsvorgänge Konstitution und Gefüge von Al-Fe-Si-Legierungen Eigenschaften des Reinaluminiums G Anwendung und KOITosionsverhalten 648 Literatur zu Kapitel C ~ i eh taushärt bare Knetlegierun gen Aluminium-lHagnesium-Legierungen (D. ALTENPOHL) Übersicht Konstitutionsfragen Zustandsdiagramm Aluminium-Magnesium, Gitterkonstante C Legierungszusammensetzung Verhalten der Aluminium-Magnesium-Knctlegierungen bei der Verarbeitung Sehmelzen und Erstarren Warmverformung Kaltverformung Entfestigung Weichglühung Physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium- Magnesium-Legierungen :') Gefügeumlagerungen bei der Warmbehandlung Allshärtungsvorgänge \usscheidungsvorgänge Korrosionsverhalten Übersicht ,.162 Verhalten bei langandauernder atmosphärischer Korrosion Verhalten bei Spannungskorrosion \nwendullg <I"r Alulllinium-Magnesium-Lcgiertmgcn 681 Literatur zu Kapitel C ) Aluminium-Mangan-Legierungen (D. ALTENPoHL) 4.21 Übersicht Konstitutionsfragen Zustandsdiagramm Aluminium-Mangan Legierungszusammensetzung

16 XVI Inhaltsverzeichnis 4.23 Physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium- Mangan-Legierungen Einfluß einer Barrenhochglühung Verhalten der Legierung bei der Rekristallisation Einfluß weiterer Legierungszusätze auf die Eigenschaften der Aluminium-Mangan-Legierungen Magnesium Kupfer Zink Anwendung der Aluminium-Mangan-Legierungen, Korrosionsbeständigkeit Literatur zu Kapitel C Aushärtbare Knetlegierungen Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierungen (D. ALTENPOHL) Geschichtlicher Hinweis Legierungszusammensetzung Übersicht Aushärtende Phasen Einfluß der einzelnen Legierungskomponenten Kurze Übersicht über Ausgangsmaterial und Verarbeitungsgang bei der Herstellung von AICuMg-Halbzeug Barrenwärmen vor der vvarmverformung Lösungsglühen Abschrecken Kaltverformen nach dem Abschrecken Kaltaushärten Warmaushärten Weichglühen Festigkeitswerte, Verformbarkeit Festigkeitswerte von Blechen - Einfluß der Plattierung Festigkeitswerte von Profilen, PreßefIekt Bruchdehnungswerte in Profilen und Schmiedeteilen Dauerwechselfestigkeit und Dauerbelastungstemperatur Das Verhalten bei technischen Formgebungs-Verfahren Metallographische Untersuchung der Aushärtung Korrosionsverhalten Einfluß derthermischen Vorgeschichte auf die Korrosionsbeständigkeit nach Kaltaushärten Korrosionsbeständigkeit nach Warmaushärten EindifIundieren von Kupfer in die Plattierschicht Potentialmessungen Literaturübersicht Literatur zu Kapitel C Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen (H. Huo) Einfluß der Legierungszusammensetzung Thermische Behandlung durch Lösungsglühen und Warmaushärten Korrosionsverhalten Physikalische Eigenschaften von AIMgSi-Legierungen mit je ca. 1% Mg und Si 769 Literatur zu Kapitel C

17 Inhaltsverzeichnis XVII 5.3 Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen (H. HUG) Übersicht Zustandsdiagramm Legierungszusammensetzung und Festigkeitswerte Physikalische Eigenschaften von AIZnMg-Knetlegierungen (Richtwerte) Verformbarkeit Wärmebehandlung Aushärtung Weichglühung Aushärtungskinetik Rückbildung Einfluß kleiner Zusätze Korrosionsverhalten Suhweißbarkeit 783 Literatur zu Kapitel C Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Legierungen (H. Huu) Übersicht Konstitutionsfragen Zustandsdiagramm Zusammensetzung der Legierungen Halbzeug Wärmebehandlung und.festigkeitseigenschaften Weichglühen und Verformbarkeit Verbindungsarbeiten Korrosionsverhalten. 797 Literatur zu Kapitel C Gllßlegierungen (H. ARBENZ) Übersicht gcmäß DIN 1725, BI Hüttenlegierungen und Umschrnelzlegierungen Kolbenlegierungen Fabrikationsmethoden für Kolben Übersicht über die Kolbenlegierungen Die Aufgaben der Legierungselemente der Kolbenlegierungeu Kupfer Silizium ~lagnesiulll Eisen Mangan Nickel G.337 Titan und Bor 807 G.338 Phosphor 807 G.34 Warmbehandlung vou Kolbenlegierungen Einige wichtige betriebsteehnische Eigenschaften der Kolbenlegierungen G.351 Dichte G.352 Temperaturausdehnung \\' armfestigkeit

18 XVIII Inhaltsverzeichnis 6.4 Warmbehandlung von Gußstücken Voll- und Teilaushärtung Stabilisierungsglühen Mechanische Eigenschaften Probestabformen Statische Festigkeit, Bruchdehnung und Härte Wechselfestigkeit (Ermüdungsfestigkeit) Warmfestigkeit Physikalische Eigenschaften 817 Literatur zu Kapitel C S. A. P. - das warmfeste Sinter-Aluminium-Produkt (E. A. BLOCH) Übersicht Herstellung VOll S. A. P.-Pulver Herstellung von S. A. P.-Preßlingen Herstellung und Verarbeitung von S. A. P.-Halbzeug Gefüge von S. A. P Elektronenmikroskopische Untersuchungen Modellversuche Rekristallisationsversuche Zusammenhang zwischen mechanischen Eigenschaften und Gefüge des S. A. P Theoretische Untersuchungen Einfluß der Teilchengröße und des Oxydgehaltes Einfluß von Legierungszusäb;en Dispersionshärtung durch intermetallische Verbindungen Eigenschaften des S. A. P.-Halbzeugs Thermische Stabilität Mechanische Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Korrosionsbeständigkeit Anwendungen 837 Literatur zu Kapitel C Korrosion (D. ALTENl'OHL u. H. ZEIGER) Einleitung Prinzipielles Korrosionsverhalten des Aluminiums Korrosionsprüfung Wachstum und Eigenschaften von Oxydschichten Natürliche Oxydhaut auf Reinstaluminium 84: Beobachtungen über das Wachstum der Luftoxydhaut Wachstumsmechanismus der Luftoxydhaut Wachstum der Oxydhaut im Kontakt mit 'Wasser oder anderen Flüssigkeiten Natürliche Oxydhaut auf Aluminiumlegierungen Oxydschicht und Potentialverhalten Durch anodische Oxydation erzeugte Schichten. 857

19 I llhalt~verzeichnis XIX ]<'ormierhdlichten Poröse anodische Dchichtell Durch chemische Reaktion entstandene I::lchutzschiehten 8.51 Chromat-Phosphat-Schiehten 8.52 Farblose Oxydh.\"droxydsehichten :~ Glänzen Physikalische Phänomene au Aluminium-Oberflächen Einige Beispiele für das Korrosionsverhalten des Aluminiums Korrosionsverhalten bei Bewitterung Korrosion in engen Spalten :{ Galvanische Korrosion Lochfraßkorrosion (Pittingbildung) Einfluß der Zusammensetzung des \Verkstoffes auf Potentialund Korrosionsverhalten. 871i 8.86 Hpannullgslwrrosion fi1 Phänomenologie Mechanismus der I::lpannungskolTosiou 882 Literatur zu Kapitel C Sachverzeichnis