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"TRAITEMENT DES PIECES COULEES EN ALLIAGES D'ALUMINIUM SILICIEUX,
POUR AMELIORER LEURS PROPRIETES PHYSIQUES.11
L'invention se rapporte au traitement des pièces coulées en alliage d'aluminium et de silice ayant une teneur en silice dépassant 1%. En plus de la silice des alliages peuvent encore contenir du cuivre et d' autres métaux. Le but du traitement selon la présente invention est de produire des pièces coul es d'un poids spécifique minime, présentant en outre des caractéristiques physiques favorables dans une mesure non encore atteinte jusqu'à présent, surtout en ce qui concerne la limite d'élasticité, la ré- sistance à la traction et la limite d'allongement.
Ainsi qu'il ressort de la description ci-après de l'in- vention, celle-ci est bas ée sur la découverte que les alliages de ce genre sont sp4cialement susceptibles d'être améliorés apràs /
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leur coulée, par un traitement thermique. En outre l'invention
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s' stei?d à la, recherche de la température et de la éui, 'e ap- pro,1)ri 3es du traitement thermique d'après les caract'ristiques des alliages et leur mode de coulée.
Grâce à l'invention on est parvenu à fabriquer des pièces coulées dont la limite et 1' 'dn.sti- cité ,la résistance à la traction et la limite d'allongement ont été accrues dans des proportions non encore atteintes jusqu'à. présent de sorte qu'il est possible maintenant d'employer pour des
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usages techniques, des pièces coulées en a.ll ia,Jo d' aluminium dont l'emploi paraissait impossible jusqu' à présent.
On a déjà propose pour la coulée des alliages à deux corps
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d'aluminium et de silicium,par exemple von Schirmeister; il avait également rro;oos = des alliages de ce genre pour des usares scien- tifiques,en même temps que de nombreux autres alliages, pour la. fabrication de barres laminées, couinas dans des coquilles en
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fer et laminées immédiatement après.Toutefois on ne connm.issa.it pas jusqu'ici la règle technique que les alliais aluminium silicium subissaient par le traitement thermique, une modification de tex- ture améliorant les propriétés des alliages, grâce à quoi ces al- liages devenaient seulement utilisables en pratique comme métal de coulage.
C' est pourquoi jusqu'à, 1920, les fonderies, dans les al- liages d'aluminium rejetaient, pour la fabrication d'alliages de coulée, ceux contenant une teneur en silicium dépassant celle nor- male, donc d'environ 1%,de l'aluminium du commerce.
On cite la règle établie par Minet et d' autres, qu'une teneur en silicium su-
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p4rieure à 1% était nuisible pour les alliages et que de pc sf 4rence on ne devait même pas admettre plus de 0,5% de silicium ( voir
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Minet "l'Aluminium" , volume 1, pagje 245,dernier alinéa),- volume 2- page II2 ant-pnultième alinea;Reinglass Technologie chimique des alliages 1 partie-page 119.)
Or il vient d'être découvert que ces alliages au silicium peuvent être considérablement amélioras par un traitement thermique adéquat qui influence la cristallisation tant d silicium que des éléments composés de métaux lourds. @
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On connaissait déjà l'amélioration des alliages d'alumi- nium à teneur normale en silicium, lorsqu'il se présentait comme impureté, par un traitement calorique;
pour les alliages de ce genre contenant du magnésium on connait également le pro- cédé de recuit et de .trempe------ avec durcissement subséquent à haute température (vieillissement artificiel). C' est un fait étonnant que les alliages d' aluminiurn à forte teneur en silicium , c'est-à-dire la teneur en silicium intentionnellement augmentée au-dessus de la normale, acquièrent également par un traitement thermique des propriétés mécaniques considérablement meilleures que celles des alliages d'aluminium da coulée contenant du sili- cium, employés jusqu'à présent,
La résistance à la traction de l'aluminium coulé ordinaire est d'environ 8,5 Kg/mrn2 et son allongement d'environ 25%.Par l'addition de proportions variables de métaux durcissant,
parti- culièrement de cuivre et de zioc, il est possible d'augmenter la résistance à la traction au point qu'une pièce en alliage coulée dans le sable atteigne une résistance maximum à la traction de 2Ikg/mm2. Toutefois cela réduit l'allongement à moins de 5%,par l'addition d'une très forte quantitéde zinc on peut augmenter la résistance à la traction jusqu' '3, environ 28kg/mm2,mais la limite d'allongement tombe alors presque à 0 et l'alliage est donc très cassant. En coulant ces alliages dans des moules refroidis (coquilles) on peut généralement ramener la résistance à la trac- tion à 3,5 Kg/mm2.
On peut également augmenter le coefficient d' allongement,mais jusqu'à présent il n'a pas été possible d'obte- nir à la fois une résistance à la traction supérieure à 21 Kg/mm2 et un coefficient d'allongement de 8% ou plus.
Par le procédé selon l'invention, on est arrivé cependant à augmenter encore considérablement les résistancesà la traction et d'allongement, et ce simultanément, de sorte qu'on obtient des pièces coulées qui possèdent en même temps une plus forte ré- sistance à la traction et une limite d'allongement plus élevée
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que celles obtenues jusqu' à présent dans les pièces coulées @ d' alliages de ce genre, ce qui est d'autant plus remarquable qu'en général l'allongement diminue lorsque la résistance à. la, traction augmente. Le nouveau procède permet d'obtenir des ré- sultats beaucoup meilleurs que ces deux caractéristiques simul- tanément.
Il est remarquable en outre que les alliages connus jusqu'à présent, de résistance à la traction relativement élevée, exigeaiert la présence de quantités considérables de zinc, dans certains cas jusqu' à 33%. Par suite ces alliages étaient consi- dérablement plus lourds que l'aluminium pur.
Au contraire d'après la présente invention, les résultats favorables sont obtenus avec une addition de métaux lourds ne dé- passant généralement pas 5 à 10% en poids et on obtient cependant une pièce coulée qui non seulement est plus SON\:3 ,plus ductile mais encore relativement légère.
L'application du proc édé selon la présente invention est particulièrement importante pour les alliages qui contiennent une quantité considérable de silicium, par exemple entre 7 et,15%.
Avec les alliages de ce genre, on obtient e.: général -Le meilleur résultat lorsque les pièces sont coulées en coquilles. Par exemple un lingot coulé en coquille, d'un alliage contenant environ 10% (dix pour cent) de silicium et pas de cuivre, a donné une résistan- ce à la traction d'environ 20 kgs par mm2 et un allongement d'en- viron 7 1/2%. Après une chauffe d'environ 40 heures à 560 C et trempe ----- subséquente, la résistance à la traction comportait ci,.- viron 19,5 Kg/mm2 mais l'allongement avait augmenta jusqu'à 21%.
Grâce à cette invention on est donc à, même de fabriquer avec un mélange aluminium silicium, une pièce coul e poss dant une grande ductilité et en même temps une résistance à la, traction du double ouplus, de 1'aluminium, et ayant en outre l'avantage de se laisser bien couler. L' addition de cuivre à ces alliages aluminium sili- cium, augmente énormément ¯la résistance à la traction ,mais diminue la ductilité. Des lingots coulés en coquilles d'un alliage conte- nant 6% de silicium et 4% de cuivre, chauffés pendant 45 heures à
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une température de 500 à 515 puis trempé, présentaient une résis- tance à la,traction d'environ 35 kg /mm2 et un allongement de 8%.
Dans les alliages à forte teneur en silicium, la teneur la plus avantageuse en cuivre varie entre 2 à 5%. Il est à remarquer que l'alliage eutectique d'aluminium et de silicium fond entre 570 et 580 C point de fusion qui est plus élevé quecelui du mélange eutectique d'aluminium et cuivre (540 ).Il est donc avantageux de soumettre ces alliages au traitement thermique à des températures élevées, environ entre 530 et 570 C.Lorsqu'on ajoute du cuivre aux alliages aluminium silicium, il peut se former un mélange eutec- tique ayantun point de fusion d'environ 520 et par suite on doit ré- duire en proportion, la température du traitement thermique. De même avec des teneurs en zinc et en magnésium, on doit également abaisser la température du traitement thermique.
Au demeurant, le magnésium produit généralement dans les alliages aluminium sili- cium, une augmentation de la résistance à la traction et une dimi- nution de l'allongement.
Le zinc est une addition très efficace dans les alliages d'aluminium contenant des proportions importantes de silicium ou de silicium et de cuivre. Par exemple un lingot coulé en coquille, d'un alliage qui contenait en'plus de l'aluminium, 8% de silicium, Io% de zinc et 2,5% de cuivre,donna une résistance à la traction d'environ 23kg/mm2 et un allongement de 2,5%. Si ca traitement avait été soumis au traitement thermique d'après l'invention, en la maniè- re décrite ci-devant, la résistance à la traction aurait atteint plus de 31kg/mm2 et l'allongement plus de 7%.
Lorsqu'il n'y a donc dans l'alliage que du silicium et du zinc, on a reconnu que le traitement thermique influence moins favorablement la résistance à la traction, mais très favorablement l'allongement.Par exemple pour une éprouvette coulée en coquille d'un alliage contenant en plus de l'alimunium 8% de silicium et 10% de zinc , et qui donnait une résistance à la traction de 21,kg/mm2 à peine et un allongement de 4%,on a trouvé après le traitement thermique, une
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résistance à le. traction d'environ 21, S kg/mm2 ::t un allongement de 11%.
Après le recuit, une. trempe brute -- une influence plus favorable qu'en refroidissement lont. Toutefois dans certains
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cas, on peut 4galemen.tobtenirde bons résultats lorsque le refroi- dissement estproduit par un courant d'air. On a remarqua en outre qu'on obtenait des effets c'liff9rcuts d'une part par le refroidis- sement par un courant d'air et d'autre part ;.a.i, 1; refroidissement à l'air libre, le refroidissement lent n,pr's la cmuffe ,l.'odJis3,l1t, en plus de l'amélioration de la rsistenca et de l'allongement, une amélioration sous le rapport de la résistance à la, corrosion.
En outre le traitement thermique selon la présente invention
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peut être Modifia en ;roc .Klant irn 4+iatei.ient après le refroidis- sement, à un nouveau réchauffement juc l.:.1' à Ioo-I5oOC. En g:Sn -)1.'0,1 il suffit d'une heure. On obtient ainsi une nouvelle augmentation
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de la résistance à la traction et de la limite d' Hasticit -el, nais une diminution de l'allongement. pour obtenir le meilleur résultat, il est recommandable, pour
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tous les alliages susmentionnés d'aluminium et de silici;uzn,de conserver une basse teneur en fer, autant que possible en-dessous de 0,6%.
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Il a bt constata ni4tallographiquement, que le fer forme dans les alliages (des aiguilles, dont la composition est vraiseiii- blablement FeAl tandis que lorsqu'il y a du cuivre, cului-ci se trouve généralement dans la contexture sous forme GuAl Ces aiguilles ne sort:as sensibJer nt solubles dans la maas se (l' .'1lu..'1linium.
Par contre le CuA12 est absorba par les cristaux d'aluminium lors du traitement thermique. Ces aiguilles de fer il est vrai, ontune tendance à influencer favorablement les caractéristiques physiques
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de l'alliage,dans la fonte normale,c'est-à-dire lorsqu'on ne procè- de pas à un traitement thermique. Mais aussitôt que le CuAl s'est dissout dans la texture de la masse d'aluminium par le traitement
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calorique,les aiguiililes provoquent un affaiblissement du métal,
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qui diminue aussi bien la résistance à la traction que l'allon- gement.
Il est donc très désirable d'éviter entièrement la présence de fer ou tout au moins de la diminuer jusqu'en dessous de 0,25%,mais ce n'est pas toujours recommandable pour des motifs économiques.Toutefois -lorsqu'en plus du fer, il y a du silicium en excès, la quantité des aiguilles de FeAlformée est moindre, parcequ'une partie du fer à formé avec le sicilium une combinai- son qui parait être un silicite de fer. Cette combinaison durcit en une forme moins nuisible que les aiguilles de FEAL 3 Dans les pièces coulées trempée-son voit alors que les aiguilles de FeA13sont beaucoupplus petites que celles que l'on trouvait dans les pièces coulées dans le sable, ce qui explique que les pièces coulées en coquille conviennent mieux pour le traitement thermique.
Une addition de chrome jusqu'à 0,5% ou un peut moins augmente la résistance à la traction dans les pièces coulées soumises au traitement thermique ,mais diminue l'allongement
En ce qui concerne la teneur en cuivre,les recherches ont démontré que jusqu'à environ 2% de cuivre,presque tout le CuAl à 1' état solide, est soluble ; la teneur dépasse 5,5% de cuivre, une petite quantité de CuAl2 reste non dissoute même a- près le traitement thermique.
Dans certains cas la pièce coulée peut être chauffée au- delà du point de fusion du mélange eutectique de CuAl2 et d'aluminium, sans nuire aux caractéristiques physiques, mais il faut alors quela pièce coulée soit refroidie à une tempéra- ture un peu en dessous de celle de prise complète et soit conser- vée à cette température pendant un certain temps, avant la trem- pe. Lorsqu'il y a des pourcentages considérables de fer, de magnésium, ou de zinc ou de certains d'entre eux, on peut dimi- nuer la température proportionnellement davantage.
On a reconnu en outre queplus le grain est gros après la coulée,plus longtemps le traitement thermique doit être prolongé
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pour obtenir les résultats les plus satisfaisait possibles. Par conséquent des pièces coulées au sable de grosse section exigent une chauffe plus prolongée que les pièces coul 'es en coquille. En généra,! pour les pièces coulées en coquille, il faut une du (' :8 de 7 heures tandis que pour les pièces coul 'es au sable il faot 24 heures.
Dans les pièces coulées au sable d'alliage contenant de grandes quantités de silicium, une quantité considérable du si- licium se présente sous forme de larges écailles ou c'aiguillas.
Dans les pièces coulées en coquilles des marnes alliages, le si- licium, se trouve généralement en particules plus petites dont au moins quelques unes sont plus ou moins arrondies. Le traitement thermique modifie l'aspect et souvent également la forme des par- ticules de silicium, qui deviennent alors plus rondes. On suppose donc que l'amélioration dans le caractère physique, qui est obte- nue par le traitement thermique de ces alliages, ,,81., due en par- tie à ce changement de forme.
La dure du traitement thermique dépend en grande partie, tou- tes autres conditions restant inchangées, du point auquel on veut améliorer les caractéristiques physiques de la, pièce coui ée. Dans le cas des alliages au silicuum, ce qui importe est la lenteur du changement de forme des particules de silicium. Dans le cas ou il y aurait aussi bien du cuivre que du silicium en grande quantité, il faudrait laisser suffisamment de temps pour les deux transforma- tions pour obtenir l'amélioration dans la mesure désirée.
On a/trouva en outre que dans les alliages à. forte teneur en silicium, le changement de forme des particules de silicium se produisait plus rapidement et plus complètement lorsqu'on employait des températures élevées.Dans ces allia,ges, une chauffe de 12 heures à 520 produit une amélioration très considérable de la ma- tière ,mais on peut encore augmenter cette durée et obtenir ainsi une petite amélioration supplémentaire. les alliages aluminium si- licium peuvent être traités thermiquement à une température de @
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550 à 570 C avec des résultats plus favorables que ceux possibles avec des températures d'environ 500 .
Pour satisfaire aux conditions ci-devant on peut également procéder en refroidissant après la coulée, les piècesà une tem- pérature d'environ 500 puis à las maintenir à la température voulue, mais de préférence entre 530 et 570 pendant longtemps pour ensuite les refroidir ou les tremper brusquement.
L'emploi du procède selon cette invention est très important non seulement pour la fabrication d'une meilleure fonte au sable ou en coquille ou de fonte par injection, mais encore pour le travail à la forge et à la presse, des alliages d'aluminium, Lors- qu'on désire obtenir une pièce foigée de dimensions déterminées, on fabrique d'abord un bloc coulé de dimensions appropriées. La coulée se fait en coquille et le bloc est ensuite soumis au trai- tement thermique subséquent selon cette invention pour donner la - matière pour le travail à la forge.
Dans ce cas il parait préfé- rable, au lieu de réchauffer l'objet à la température de forgeage après son refroidissement subséquent au traitement thermique, de le laisser refroidir lentement de la température du traitement thermique à la température de forgeage. On amène ensuite la pièce sous la presse ou au marteau, à ses dimensions définitives après quoi, on lui donne une courte chauffe à environ 520 C puis on la trempe,
REVENDICATIONS.
I) procédé é pour l' amélioration des caractéristiques des pièces coulées en alliages d'aluminium ayant une teneur en si- licium dépassant 1%, caractérisé en ce que la pièce coulée obte- nue après refroidissement , ,est réchauffée pendant un temps pro- longé à une température supérieure à 500 , de préférence entre 530 et 570 C, puis rapidement refroidie ou trempée.
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"TREATMENT OF CAST PARTS IN SILICIOUS ALUMINUM ALLOYS,
TO IMPROVE THEIR PHYSICAL PROPERTIES. 11
The invention relates to the treatment of castings of aluminum alloy and silica having a silica content exceeding 1%. In addition to silica alloys may still contain copper and other metals. The aim of the treatment according to the present invention is to produce castings of minimal specific weight, further exhibiting favorable physical characteristics to an extent not yet achieved, especially with regard to the yield strength. , tensile strength and elongation limit.
As will be apparent from the following description of the invention, it is based on the finding that alloys of this kind are especially susceptible to improvement afterwards.
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their casting, by heat treatment. In addition the invention
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s 'stei? d, research of the temperature and of the casing,' e ap- pro, 1) ri 3es of the heat treatment according to the characteristics of the alloys and their method of casting.
Thanks to the invention it has been possible to manufacture castings whose limit and dnsti- tity, tensile strength and limit of elongation have been increased in proportions not yet attained. present so that it is now possible to use for
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technical uses, parts cast in aluminum a.ll ia, Jo, the use of which seemed impossible until now.
Two-body alloys have already been proposed for casting
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aluminum and silicon, for example von Schirmeister; it also had rro; oos = alloys of this kind for scientific purposes, along with many other alloys for the. manufacture of rolled bars, squills in shells in
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iron and rolled immediately thereafter. However, the technical rule that aluminum-silicon alloys undergo by heat treatment, a change in texture improving the properties of the alloys, has not yet been known. bindings became only usable in practice as a casting metal.
This is why until 1920, foundries in aluminum alloys rejected, for the manufacture of casting alloys, those containing a silicon content exceeding the normal one, therefore about 1%. , commercial aluminum.
We quote the rule established by Minet and others, that a silicon content above
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less than 1% was detrimental for the alloys and that of course one should not even admit more than 0.5% of silicon (see
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Minet "l'Aluminium", volume 1, pagje 245, last paragraph), - volume 2- page II2 ant-penultimate paragraph; Reinglass Chemical technology of alloys 1 part-page 119.)
However, it has just been discovered that these silicon alloys can be considerably improved by an adequate heat treatment which influences the crystallization of both silicon and of elements composed of heavy metals. @
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The improvement of aluminum alloys with a normal silicon content, when it appeared as an impurity, was already known by heat treatment;
for alloys of this type containing magnesium, the process of annealing and quenching ------ with subsequent hardening at high temperature (artificial aging) is also known. It is an amazing fact that aluminum alloys with a high silicon content, that is, the silicon content intentionally increased above normal, also acquire by heat treatment considerably better mechanical properties than those of aluminum casting alloys containing silicon, used until now,
The tensile strength of ordinary cast aluminum is approximately 8.5 Kg / mrn2 and its elongation approximately 25%. By the addition of varying proportions of hardening metals,
Especially copper and zioc, it is possible to increase the tensile strength to such an extent that an alloy part cast in sand achieves a maximum tensile strength of 2Ikg / mm2. However this reduces the elongation to less than 5%, by the addition of a very large quantity of zinc the tensile strength can be increased up to 3, about 28 kg / mm2, but the limit of elongation then drops almost to 0 and the alloy is therefore very brittle. By casting these alloys in cooled molds (shells), the tensile strength can generally be reduced to 3.5 Kg / mm2.
It is also possible to increase the coefficient of elongation, but so far it has not been possible to achieve both a tensile strength greater than 21 Kg / mm2 and an elongation coefficient of 8%. or more.
By means of the process according to the invention, however, it has been possible to increase the tensile and elongation strengths still considerably, and this simultaneously, so that castings are obtained which at the same time have a higher resistance to water. traction and a higher elongation limit
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than those obtained heretofore in castings of alloys of this type, which is all the more remarkable in that in general the elongation decreases with increasing resistance. traction increases. The new process makes it possible to obtain much better results than these two characteristics simultaneously.
It is further noteworthy that the alloys known heretofore, of relatively high tensile strength, require the presence of considerable amounts of zinc, in some cases up to 33%. As a result, these alloys were considerably heavier than pure aluminum.
On the contrary, according to the present invention, favorable results are obtained with an addition of heavy metals generally not exceeding 5 to 10% by weight and yet a casting is obtained which not only is more SON \: 3, more ductile but still relatively light.
The application of the process according to the present invention is particularly important for alloys which contain a considerable amount of silicon, for example between 7 and 15%.
With alloys of this kind, e .: general -The best result is obtained when the parts are cast in shells. For example a shell cast ingot, of an alloy containing about 10% (ten percent) silicon and no copper, gave a tensile strength of about 20 kgs per mm2 and an elongation of about 20 kgs per mm2. - about 7 1/2%. After heating for about 40 hours at 560 C and subsequent quenching -----, the tensile strength was approximately 19.5 kg / mm2 but the elongation had increased to 21%.
Thanks to this invention it is therefore possible even to manufacture with an aluminum-silicon mixture, a casting having a high ductility and at the same time a tensile strength of double or more, of aluminum, and further having the advantage of letting go well. The addition of copper to these aluminum-silicon alloys greatly increases the tensile strength, but decreases the ductility. Ingots cast in shells of an alloy containing 6% silicon and 4% copper, heated for 45 hours at
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temperature of 500 to 515 followed by quenching, exhibited a tensile strength of about 35 kg / mm2 and an elongation of 8%.
In alloys with a high silicon content, the most advantageous copper content varies between 2 to 5%. It should be noted that the eutectic alloy of aluminum and silicon melts between 570 and 580 C melting point which is higher than that of the eutectic mixture of aluminum and copper (540) .It is therefore advantageous to subject these alloys to the heat treatment at elevated temperatures, approximately between 530 and 570 C. When copper is added to aluminum-silicon alloys, a eutectic mixture can be formed with a melting point of approximately 520 and therefore must be reduced in proportion, the temperature of the heat treatment. Likewise with zinc and magnesium contents, the temperature of the heat treatment must also be lowered.
Moreover, magnesium generally produces in aluminum silicon alloys an increase in tensile strength and a decrease in elongation.
Zinc is a very effective addition in aluminum alloys containing significant proportions of silicon or silicon and copper. For example a shell cast ingot, of an alloy which additionally contained aluminum, 8% silicon, 10% zinc and 2.5% copper, gave a tensile strength of about 23kg / mm2 and an elongation of 2.5%. If this treatment had been subjected to the heat treatment according to the invention, in the manner described above, the tensile strength would have reached more than 31 kg / mm2 and the elongation more than 7%.
When there is therefore in the alloy only silicon and zinc, it has been recognized that the heat treatment has a less favorable influence on the tensile strength, but very favorably on the elongation. For example for a specimen cast in shell of an alloy containing in addition to alimunium 8% silicon and 10% zinc, and which gave a tensile strength of barely 21, kg / mm2 and an elongation of 4%, it was found after the treatment thermal, a
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resistance to. tensile strength of about 21.5 kg / mm2 :: t elongation of 11%.
After annealing, a. coarse quenching - more favorable influence than lont cooling. However in some
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In this case, good results can also be obtained when the cooling is produced by a current of air. It was further noted that different effects were obtained on the one hand by cooling by a current of air and on the other hand; .a.i, 1; free air cooling, slow cooling n, near the temperature, l.'odJis3, l1t, in addition to the improvement in resistance and elongation, an improvement in resistance to corrosion .
Further the heat treatment according to the present invention
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can be modified to; roc .Klant irn 4 + iatei.ient after cooling, to reheating juc l.:.1 'at Ioo-I5oOC. In g: Sn -) 1.'0.1 one hour is enough. This gives a further increase
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tensile strength and elasticity limit, but a decrease in elongation. to obtain the best result, it is recommendable, for
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all of the aforementioned alloys of aluminum and silicon, to maintain a low iron content, as far as possible below 0.6%.
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He noted ni4tallographically, that iron forms in alloys (needles, the composition of which is really FeAl, while when there is copper, it is generally found in the texture in GuAl form. sort: have sensJer nt soluble in the maas se (l '.'1lu ..' 1linium.
On the other hand, CuA12 is absorbed by the aluminum crystals during the heat treatment. These iron needles, it is true, tend to favorably influence the physical characteristics.
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of the alloy, in normal cast iron, that is to say when no heat treatment is carried out. But as soon as the CuAl has dissolved in the texture of the aluminum mass by the treatment
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caloric, the needles weaken the metal,
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which reduces both tensile strength and elongation.
It is therefore very desirable to avoid entirely the presence of iron or at least to reduce it to below 0.25%, but this is not always advisable for economic reasons. However, when in addition to iron, there is excess silicon, the amount of FeAlformed needles is less, because part of the iron has formed with the sicilium a combination which appears to be an iron silicite. This combination hardens to a less harmful form than the needles of FEAL 3 In the soaked castings - its seen that the needles of FeA13 are much smaller than those found in the castings in the sand, which is why the needles of FeA13 are much smaller than those found in the castings in the sand. Shell castings are best suited for heat treatment.
Addition of chromium up to 0.5% or less increases tensile strength in heat treated castings, but decreases elongation
Regarding copper content, research has shown that up to about 2% copper, almost all CuAl in the solid state, is soluble; the content exceeds 5.5% copper, a small amount of CuAl2 remains undissolved even after heat treatment.
In some cases the casting can be heated above the melting point of the eutectic mixture of CuAl2 and aluminum without adversely affecting the physical characteristics, but then the casting must be cooled to a temperature somewhat below. of that of complete setting and is kept at this temperature for a certain time, before soaking. When there are considerable percentages of iron, magnesium, or zinc or some of them, the temperature can be lowered proportionately further.
It was further recognized that the coarser the grain after casting, the longer the heat treatment must be prolonged.
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to obtain the most satisfactory results possible. Therefore large section sand castings require a longer heating time than shell castings. In general ,! for pieces cast in shell, it takes a (': 8 of 7 hours while for pieces cast in sand it takes 24 hours.
In alloy sand castings containing large amounts of silicon, a considerable amount of the silicon is in the form of large scales or c'aiguillas.
In the shell castings of marl alloys, silicon is generally found in smaller particles, at least some of which are more or less rounded. The heat treatment changes the appearance and often also the shape of the silicon particles, which then become rounder. It is therefore assumed that the improvement in physical character, which is obtained by the heat treatment of these alloys, ,, 81., Is due in part to this change in shape.
The duration of the heat treatment depends largely, all other conditions remaining unchanged, on the extent to which it is desired to improve the physical characteristics of the cast part. In the case of silicon alloys, what matters is the slowness of the shape change of the silicon particles. In the event that both copper and silicon were present in large quantities, sufficient time should be allowed for both transformations to achieve the improvement to the desired extent.
In addition, it has been found that in the alloys. high silicon content, the shape change of silicon particles occurred faster and more completely when employed at elevated temperatures. In these alloys, heating for 12 hours at 520 produced a very considerable improvement in heat. third, but you can further increase this duration and thus obtain a small additional improvement. aluminum silicon alloys can be heat treated at a temperature of @
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550 to 570 C with more favorable results than possible with temperatures of around 500.
To meet the above conditions, it is also possible to proceed by cooling the parts after casting to a temperature of about 500 and then maintaining them at the desired temperature, but preferably between 530 and 570 for a long time to then cool them or soak them suddenly.
The use of the process according to this invention is very important not only for the manufacture of better sand or shell cast iron or injection cast iron, but also for forging and press work of aluminum alloys. When it is desired to obtain a molded part of determined dimensions, a cast block of suitable dimensions is first manufactured. The casting takes place in the shell and the block is then subjected to the subsequent heat treatment according to this invention to give the material for the work in the forge.
In this case it appears preferable, instead of heating the object to the forging temperature after its cooling subsequent to the heat treatment, to let it cool slowly from the temperature of the heat treatment to the forging temperature. The part is then brought under the press or with a hammer, to its final dimensions, after which it is given a short heating to around 520 C then it is quenched,
CLAIMS.
I) process for improving the characteristics of castings of aluminum alloys having a silicon content exceeding 1%, characterized in that the casting obtained after cooling, is reheated for a prolonged time. lengthened at a temperature above 500, preferably between 530 and 570 C, then rapidly cooled or quenched.