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" Perfectionnements aux alliages à base d'aluminium ".
La présente invention est relative à un perfeotionr ment aux alliages à base d'aluminium qui ne sont pas so à un traitement thermique afin d'améliorer leurs proprie physiques.
Très tôt, lorsqu'on a oonmenoé à utiliser l'alumine on s'est aperçu que le métal pur était par lui-même médi orement adapté à un certain nombre de destinations en ra de sa faible résistanoe mécanique même à l'état corroyé froid. Par suite de la demande qui a été faite d'une mat possédant la légèreté de l'aluminium et présentant oeper une résistanoe voisine de oelle de l'acier, on a dévelop l'étude des alliages à base d'aluminium que l'on devait traiter thermiquement et soumettre au vieillissement afi d'obtenir leur résistance maxima.
Un alliage à base d'al nium du type appelé duralumin et oontenant 4 % de cuivre
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0,5 % de magnésium et 0,5 % de manganèse, est un représentant bien oonnu de cette olasse d'alliages oorroyés traités ther- miquement. Afin d'obtenir,dans ces alliages, la résistanoe maxima, il est néoessaire de les maintenir à une température de 510 C. environ pendant une courte période de temps et de refroidir ensuite rapidement le métal à une température bien inférieure, qui est habituellement la température atmosphéri- que ou la-température ordinaire.
On peut alors abandonner l' al- liage pendant quelques jours à la température ordinaire,ou le chauffer pendant quelques heures à une température légèrement supérieure à la normale afin d'aider au vieillissement.Les alliages traités de cette manière sont généralement moins résistants à l'attaque par corrosion que les alliages qui n'ont pas été traités thermiquement. La diminution de la ré- sistance à la corrosion est particulièrement importante lors- que l'alliage est exposé à l'eau salée ou à une atmosphère d'eau salée.
Bien que les alliages de cette nature, traitée themique- ment, possèdent une résistance mécanique supérieure à oelle des alliages nontraités thermiquement, l'opération de trai- tement thermique augmente les fmis de fabrication du produit final et impose certaines limitations en ce qui concerne la forme des articles à oause de la déformation qui peut se pro- duire lors d'un refroidissement brusque à partir d'une tempé- rature élevée.
De plus les alliages qui n'ont pas été-traités thermiquement peuvent être soudés sans perte notable de pro- priétés physiques au voisinage du joint soudé, tandis que les alliages traités thermiquement .dans des coalitions analogues, subissent une diminution de résistance en raison de 1effet de la chaleur de soudure sur la structure de l'alliage. On a dono ressenti le besoin d'un alliage'meilleur marché, et cependant résistant, qui n'exigerait pas de traitement thermique pour manifester des propriétés physiques élevées.
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L'un des objets de la présente invention,en oonséquen est de réaliser un alliage ayant une résistance mécanique sidérable sans que l'on ait recours à un traitement thermi spécial. On s'est proposé également d'obtenir un alliage q ne vieillisse pas lorsqu'on l'abandonne à la température o naire ou à une température légèrement supérieure à la temp ture ordinaire, après l'avoir refroidi rapidement à partir de la température de recuit. On s'est proposé également d' tenir, dans un alliage, une résistance mécanique élevée, sa subir de pertes en ce qui oonoerne la résistance à la corr sion.
La demanderesse a oonstaté que l'addition à l'alumini de 0,1 à 3,5 % environ de magnésium, 0,05 à 0,45 % de oui 0,1 à 1,0 % de manganèse et 0,1 à 0,5 % de ohrome, produit alliage possédant des propriétés méoaniques plus élevées q les autres\alliages non traités thermiquement dans des cond tions analogues de oorroyage à froid ou de recuit. Cet all ge possède une résistance à la traotion et une limite d'éo ment particulièrement élevées même à l'état recuit, si on 1 oompare aux alliages communs connus et utilisés jusqu'ici. valeurs de l'allongement de rupture sont également élevées si on les compare à oelles d'autres alliages ayant une rés tanoe mécanique comparable.
De plus, ces propriétés demeur sensiblement invariables sous l'action d'opérations répété de ohauffage et de refroidissement,oe qui est oontraire à manière dont se oomportent les alliages qui reçoivent un t tement thermique pour manifester leur résistanoe totale. C comportement unique de l'alliage de la demanderesse sous l'influence des chauffages et des refroidissements répétés est attribuable -peut-on croire - à la dissolution virtuel ment complète du magnésium et du ouivre dans l'aluminium à fois à la température ordinaire et aux températures élevée la différence des alliages habituels traités thermiquement
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1alliage de la demanderesse ne dame pas une solution solide sursaturée lorsqu'on le refroidit à la température ambiante à partir d'une température de 510 C. par exemple.
Le séjour à la température ambiante pendant plusieurs jours, ou le ré- chauffage à des températures un peu plus élevées ne provoque pas de précipitation ou d'altération quelconque dans la struo- ture interne de l'alliage. La dissolution du magnésium et du Cuivre a également un rôle utile en augmentant'la résistance de l'alliage étant donné que les atomes de ces éléments sont associés plus intimement aveo ceux de l'aluminium dans un état de solution solide que s'ils restaient non dissous. Les solu- tions solides ont en général une résistanoe plus grande que les métaux purs dont elles sont composées.
D'habitude les solutions solides foumissent une struotu- re à grain grossier lorsqu'elles sont recuites après avoir été corroyées à froid . La demanderesse a donc trouvé néoessai- re d'ajouter à la fois du manganèse et du chrome à son allia- ge afin d'assurer une petite dimension uniforme du grain.
Ces éléments sont pratiquement insolubles dans l'aluminium et en gênent en aucune façon le compartement du magnésium et du ouivre.
La démonetration du oaraotère perfectionné de l'alliage de la demanderesse peut être faite très facilement par comparaison avec les propriétés des alliages à base d'aluminium bien connus non traités thermiquement . La composition des alliages essayés est donné dans le tableau ci-dessous , les alliages A, B et C étant préparés conformément à la présente invention , tandis que les alliages D, E, et F repré- sèntent des alliages communs non traités thermiquement etqui ont été largement utilisés .
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.
Pour cent
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<tb> Composition <SEP> de <SEP> l'alliage.
<tb>
<tb>
Alliage <SEP> Mg <SEP> Mn <SEP> Cu <SEP> Cr <SEP> Si
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> 3,11 <SEP> 0,50 <SEP> 0,41 <SEP> 0,26
<tb>
<tb> B <SEP> 3,09 <SEP> 0,52 <SEP> 0,21 <SEP> 0,26 <SEP> --
<tb>
<tb> C <SEP> 1,37 <SEP> 0,52 <SEP> 0,42 <SEP> 0,25
<tb>
<tb> D <SEP> -- <SEP> 1,25 <SEP> -- <SEP> --- <SEP> --
<tb>
<tb> E <SEP> 1,0 <SEP> 1,25
<tb>
<tb> F <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -- <SEP> 5,0
<tb>
Les alliages ont été fabriqués sous forme de feuill par le moyen du laminage habituel à ohaud et à froid ave traitement de reouit intermédiaire néoessaire. Les éohar lons ont été alors essayés à l'état duroi à fond ou 1 am à froid et à l'état reouit.Dans ce demier oas,le métal
EMI5.2
miné dur a été recuit à la tenpérature de 412*0. environ d'éliminer toutes les tensions internes.
Le terme "duroi fond" tel qa'on l'a utilisé, signifie que le métal a été duit de 75 % ou plus en ce qui concerne son épaisseur en tion transversale ,par un laminage à froid d'une matière ginairement absolument douoe ou complètement reouite.
La supériorité des alliages de la demanderesse à l' reouit sur les alliages communs sera constatée grâce aux leursomparatives du tableau suivant concernant les prop physiques.
EMI5.3
<tb>
TÔLE <SEP> RECUITE
<tb> 2
<tb>
<tb> Kg <SEP> 'par <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> : <SEP> Limite <SEP> d'é- <SEP> :Allongement
<tb>
<tb> Alliage <SEP> :la <SEP> traction <SEP> ooulement <SEP> rupture <SEP> % <SEP> s
<tb>
EMI5.4
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯:¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯0.0509 m
EMI5.5
<tb> A <SEP> 27,1 <SEP> 12,9 <SEP> 22,2
<tb>
<tb> B <SEP> 26,5 <SEP> 12,6 <SEP> 21,8
<tb>
<tb> C <SEP> 20,7 <SEP> 8,4 <SEP> 19,7
<tb>
<tb> D <SEP> 11,2 <SEP> 3,5 <SEP> 40,0
<tb>
<tb> 18,3 <SEP> 7,0 <SEP> 20,0
<tb>
<tb> F <SEP> 11,2 <SEP> 3,5 <SEP> 40,0
<tb>
<tb>
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Les alliages A, B et C présentent un accroissement très net de la résistance par rapport aux alliages D,E et F, tout en conservant un allongement de rupture satisf ai- sant.
L'alliage E, qui a été considéré jusqu'ioi comme un des alliages les plus résistants non traités thermiquement possède une résistance à la traction et une limite d'éooule- ment bien inférieures à oelles des alliages A et B.
Le caractère amélioré de l'alliage de la demanderesse se manifeste encore par les propriétés physiques de la ma- nière laminée dur. Le tableau suivant permet de comparer les alliages de la demanderesse avec ceux qui ont été jusqu'ici d'un usage commun.
ALLIAGES LAMINES DUR
EMI6.1
<tb> Kg <SEP> par <SEP> mm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alliage <SEP> :Résistance <SEP> à <SEP> :Limite <SEP> d'é- <SEP> : <SEP> Allongement <SEP> de <SEP> rup-
<tb>
<tb> :la <SEP> traction <SEP> : <SEP> coulement <SEP> ture <SEP> % <SEP> sur <SEP> 0,0509m.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
A <SEP> 44,1 <SEP> 39,5 <SEP> 5,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> B <SEP> 42,0 <SEP> 37,8 <SEP> 4,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 33,9 <SEP> 31,5 <SEP> 4,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> D <SEP> 20,4 <SEP> 17,6 <SEP> 4,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> E <SEP> 29,5 <SEP> 26,7 <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F <SEP> 20,4 <SEP> 18,3 <SEP> 10,0
<tb>
La stabilité des propriétés physiques des allia- ges de la demanderesse dans des conditions qui pro- voquent ordinairement un -accroissement de la résis- tanoe des alliages sueoeptibles d'être traités ther- miquement , se voit sur le tableau suivant . Les échantillons du premier groupe ont été ohauffés à 5100 C. pendant 15 minutes et trempés , tandis que ceux du seoond groupe ont reçu le même traitement ini- tial suivi d'un vieillissement par réchauffage à 160 C. pendant 18 heures.
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EMI7.1
ALLIAGES TRAITES THERMIOUEMENT
EMI7.2
1fg par mm 2
EMI7.3
<tb> .
<tb> Alliage <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> Limite <SEP> d'é- <SEP> : <SEP> Allongement <SEP> de
<tb>
EMI7.4
:la traction : ooulement. : re % sur 0,050
EMI7.5
<tb> A <SEP> 27,5 <SEP> 13,1 <SEP> 20,8
<tb>
EMI7.6
2 11 2 i 25,5 11,2 21,3
EMI7.7
<tb> C <SEP> 20,8 <SEP> 8,8 <SEP> 15,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ALLIAGES <SEP> TRAITES <SEP> THERMIQUEMENT <SEP> ET <SEP> VIEILLIS
<tb>
<tb> : <SEP> : <SEP> :
<tb> A <SEP> 28,9 <SEP> 15,1 <SEP> 21,7
<tb>
<tb> B <SEP> 26,4 <SEP> 12,9 <SEP> 22,0
<tb>
<tb> C <SEP> 21,5 <SEP> 9,5 <SEP> 19,3
<tb>
De oes résultats et de ceux qui ont été obtenus à pa des alliages recuits, il résulte qu'il n'y a eu qu'une lé
EMI7.8
variatio9de résistance du produit chauffé.
Les résultats montrent encore que, dans les conditions de vieillissement il y a eu à peine une variation de résistanoe, ce que l'o peut interpréter en admettant que tous les-! constituants s bles à une température élevée restant en solution à la tei ture ordinaire ou à une température peu supérieure à la t pérature ordinaire.
La résistance améliorée à la corrosion des alliages la demanderesse peut être manifestée par les résultats d'i essai très sévère qui oonsiste à produire alternativement immersion des échantillons à essayer dans une solution aq à 5,26 % de ohlorure de. sodium et 0,3 % de peroxyde d'hyd et à une émersion. Des échantillons d'un alliage à base d minium bien connu, traités thermiquement, trempés et ayant bi un vieillissement naturel, oontenant environ 4 % de oui 0,5 % de magnésium et 0,5 % de manganèse , ont été essayé: comparativement aveo des éohantillons recuits des alliage!
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A, B et C.
L'alliage traité thermiquement était exposé à l'essai pendant 24 heures seulement, tandis que les autres alliages étaient soumis à l'essai pendant 24 heures de plus, oe qui faisait un total de 48 heures d'exposition continue. Les pertes de propriétés physiques par comparaison r avec les propriétés originaires des alliages n'ayant pas subi la corrosion sont exprimées en chiffres indiquant la diminution pour cent dans le tableau ci-dessous.
PERTE POUR CENT DES PROPRIETES PHYSIQUES
DES ALLIAGES SOUMIS A LA CORROSION.
EMI8.1
<tb>
Alliage <SEP> : <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> : <SEP> Limite <SEP> d'é- <SEP> : <SEP> Allongement <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> la <SEP> traotion <SEP> : <SEP> ooulement <SEP> : <SEP> rupture.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> traité <SEP> thermique- <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb> ment <SEP> 4 <SEP> Cu <SEP> 0,5 <SEP> Mg <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb> 0,5 <SEP> Mn <SEP> : <SEP> - <SEP> 19 <SEP> - <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 63 <SEP> . <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
A <SEP> : <SEP> 6- <SEP> 1 <SEP> : <SEP> - <SEP> 36 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> B <SEP> :- <SEP> 8 <SEP> :- <SEP> 1 <SEP> : <SEP> - <SEP> 41 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> :- <SEP> 6 <SEP> : <SEP> 3 <SEP> : <SEP> - <SEP> 28 <SEP>
<tb>
Les propriétés avantageuses précédentes se sont manifes- tées pour des proportions de 0,1 à 3,5 environ % de magnésium 0,1 à 0,45 % environ de cuivre, 0,1 à 1 environ % de manganèse et 0,1 à 0,5 % environ de chrome. Si l'on désire obtenir une facilité exceptionnelle d'usinage mais non pas une résistance mécanique maximum, il suffira d'une teneur totale faible en ingrédients d'alliage.
Cependant, d'une façon générale, la demanderesse préfère utiliser environ 1,5 à 3 % de magné- sium ,0,2 à 0,4 % de cuivre, 0,4 à 0, 8 % de manganèse et 0,15 à 0,4 % de ohrome. Le magnésium et le cuivre doivent dans tous les cas être maintenus au-dessous de la solubilité maximum en solution solide à la température ambiante; dans ces conditions la limite supérieure pour le magnésium a été fixée à 3,5 %, et pour le cuivre à 0,45 %. Afin d'obtenir les meil-
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leurs résultats et d'avoir cependant un alliage facile à
EMI9.1
travailler, la demanderesse a oonstatqqu'ilst néoessaii