BR112013026381B1 - Produto forjado em liga de alúminio, e seu processo de fabricação - Google Patents

Abstract

resumo patente da invenção: "ligas de alumínio-cobre-magnésio com desempenhos à temperatura elevada". a presente invenção refere-se a produtos corroídos em liga de alumínio al-cu-mg de composição, em % em peso, cucorr: 2,6 -3,7 mgcorr: 1,5-2,6, mn: 0,2 - 0,5, zr: = 0,16, ti: 0,01 - 0,15, cr = 0,25, si = 0,2, fe = 0,2, outros elementos < 0,05, e resta alumínio, com cucorr > - 0,9 (mgcorr) + 4,3 e cucorr < - 0,9 (mgcorr) + 5,0 ou cucorr = cu - 0,74 (mn - 0,2) - 2,28 fe e mgcorr = mg - 1,73 (si - 0,05) para si = 0,05 e mgcorr = mg para si <0,05 e seu processo de produção. essas ligas são particularmente úteis para aplicações, nas quais os produtos são mantidos a temperaturas de 100°c a 200°c, tipicamente a cerca de 150°c. assim, os produtos, de acordo com a invenção, são úteis para as peças destinadas a serem utilizadas em um motor para automóvel, tais como os parafusos ou os parafusos com porcas ou rebites para a produção de peças de nacele e/ou de mastros de encaixe dos aviões, as bordas de ataque de asa de avião e a fuselagem de aviões supersônicos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRODUTO FORJADO EM LIGA DE ALUMÍNIO, E SEU PROCESSO DE FABRICAÇÃO".

Domínio da Invenção [001] A presente invenção se refere aos produtos em ligas de alumínio-cobre-magnésio, mais particularmente, desses produtos, aos respectivos processos de fabricação e de utilização, destinados a serem utilizados à temperatura elevada.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Determinadas ligas de alumínio são comumente utilizadas para aplicações, nas quais têm uma elevada temperatura de uso, tipicamente entre 100 e 200°C, por exemplo, como peça de estrutura ou meio de ligação nas proximidades do motor na indústria automobilística ou aeroespacial ou como peça de estrutura em aviões supersônicos. [003] Essas ligas necessitam de bons desempenhos mecânicos à temperatura elevada. Os bons desempenhos mecânicos à temperatura elevada significam notadamente, por um lado, a estabilidade térmica, isto é, as propriedades mecânicas medidas à temperatura ambiente são estáveis após um envelhecimento de longa duração à temperatura de uso, e, por outro lado, o desempenho a quente, isto é, as propriedades mecânicas medidas à temperatura elevada (propriedades mecânicas estáticas, resistência à deformação) são elevadas.

[004] Dentre as ligas conhecidas para esse tipo de aplicação, pode-se citar a liga AA2618 que compreende (% em peso).

Cu: 1,9-2,7 Mg:1,3-1,8 Fe:0,9-1,3 Ni:0,9-1,2 Si: 0,10-0,25 Ti: 0,04-0,10 que foi utilizada para a fabricação do Concorde.

[005] A patente FR 2279852 de CEGEDUR PECHINEY propõe uma liga com teor reduzido em ferro e níquel com a seguinte composição (% em peso): Cu: 18,3 Mg:1,2-2,7 Si<0,3 Fe:0,1-0,4 Ni + Co:-0,1 - 0,4 (Ni + Co)/Fe: 0,9-1,3 [006] A liga pode conter também Zr, Mn, Cr, V ou Mo com teores inferiores a 0,4% e eventualmente Cd, In, Sn ou Be tem menos de 0,2% cada um, Zn tem menos de 8% ou Ag tem menos de 1%. Obtém-se com essa liga uma melhoria sensível do fator de concentração de esforços Klc representativo da resistência à propagação de fendas. O pedido de patente EP 0 756 017 A1 (Pechiney Rhenalu) é uma liga de alumínio em resistência elevada no fluxo da composição (% em peso): Cu: 2,0-3,0 Mg: 1,5-2,1 Mn: 0,3 - 0,7 Fe<0,3 Ni <0,3 Ag<1,0 Zr<0,15 Ti<0,15 com Si tal que: 0,3 <Si + 0,4Ag < 0,6 [007] outros elementos < 0,05 cada um e < 0,15 ao total.

[008] A patente RU2210614C1 descreve uma liga de composição (em % em peso) Cu: 3,0 - 4,2 Mg: 1,0 - 2,2 Mn: 0,1 - 0,8 Zr: 0,03 - 0,2 Ti: 0,012 - 0,1 V : 0,001 - 0,15 pelo menos um elemento dentre Ni: 0,001 -0,25 e Co: 0,001 - 0,25, resta o alumínio.

[009] A liga AA2219 de composição (em % em peso) Cu: 5,8 -6,8 Mn: 0,20 - 0,40 Ti: 0,02 - 0,10, Zr: 010 - 0,25 V: 0,05 - 0,15 Mg < 0,02 é também conhecida para aplicações de temperatura elevada. [0010] Essas ligas apresentam, todavia, as propriedades mecânicas insuficientes para determinadas aplicações e apresentam também problemas de reciclagem em razão, em particular, do teor elevado em ferro e/ou silício e/ou níquel e/ou cobalto e/ou vanádio.

[0011] Conhecem-se, por outro lado, ligas Al-Cu-Mg.

[0012] A patente US 3.826.688 ensina uma liga de composição (em % em peso), Cu: 2,9 - 3,7, Mg: 1,3 -1,7 e Mn: 0,1 - 0,4.

[0013] A patente US 5.593.516 ensina uma liga de composição (em % em peso) Cu: 2,5 - 5,5, Mg: 0,1 - 2,3 no limite de sua solubilida- de, isto é, tais como Cu é no máximo igual a Cumax = -0,91 (Mg) +5,59. [0014] O pedido de patente EP 0 038 605 A1 ensina uma liga de composição (em % em peso) Cu: 3,8-4,4, Mg: 1,2 - 1,8 e Mn: 0,3 -0,9, ao máximo 0,12 Si, 0,15 Fe, 0,25 Zn, 0,15 Ti e 0,10 Cr.

[0015] A patente US 6.444.058 ensina uma composição da liga de alta pureza Al-Mg-Cu para o qual os valores eficazes de Cu e de Mg são definidos, notadamente para Cu target = Cueff + 0,74 (Mn - 0,2) + 2,28 (Fe - 0,005) e ensina um domínio de composição no diagrama Cuesf: MgeSf no qual o valor máximo de Mgeff é da ordem de 1,4% em peso.

[0016] Existe a necessidade para produtos em liga de alumínio tendo bons desempenhos mecânicos à temperatura elevada, tipicamente a 150X3 e sendo fáceis de fabricar e de recic lar.

Objeto da Invenção [0017] Um primeiro objeto é um produto forjado em liga de alumínio de composição, em % em peso.

Cucorr: 2,6 -3,7 Mgcorr: 1,5-2,6 Mn: 0,2-0,5 Zr: <0,16 Ti: 0,01 -0,15 Cr < 0,25 Si < 0,2 Fe < 0,2 outros elementos < 0,05 resta alumínio COm CUcorr > - 0,9 (Mgcorr) + 4,3 β CUcorr < - 0,9 (Mgcorr) + 5,0 no qual Cucorr = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe e Mgcorr = Mg - 1,73 (Si - 0,05) para Si > 0,05 e MgCOrr = Mg para Si <0,05.

[0018] Um outro objeto da invenção é um processo de fabricação de um produto forjado, de acordo com a invenção, compreende, sucessivamente, - a elaboração de um banho de metal líquido de forma a se obter uma liga de alumínio de composição, de acordo com a invenção; - a fundição dessa liga, tipicamente, sob a forma de placa laminada, de tarugo, de barra ou fio extrudado; - opcionalmente, a homogeneização do produto assim fundido, de forma a atingir uma temperatura compreendida entre 450*0 e 520*0; - a deformação antes da dissolução do produto assim obtido; - a dissolução do produto assim deformado por um tratamento térmico, permitindo atingir uma temperatura compreendida entre 490 e 520Ό e, de preferência, entre 500 e 510° C durante 15 minutos a 8 horas, depois a têmpera; - opcionalmente, a deformação a frio do produto assim colocado em solução e temperado; - o envelhecimento artificial, no qual o produto assim obtido atinge uma temperatura compreendida entre 160 e 210*C e, de preferência, entre 175 e 195*C durante 5 a 100 horas e, de preferência, de 10 a 50 horas.

[0019] Ainda outro objeto da invenção é a utilização de um produto forjado, de acordo com a invenção, em uma aplicação, na qual esse produto é mantido a temperaturas de 100*C a 200*C p or uma duração significativa de pelo menos 200 horas.

Descrição das Figuras [0020] Figura 1: Representação do domínio de composição, de acordo com a invenção, no plano MgCOrr - CuCOrr - [0021] Figura 2: Evolução do limite de elasticidade Rpo,2 com a du- ração de envelhecimento para os produtos laminados do exemplo 1; Fig. 2a envelhecimento com 150*0, Figura 2b: envelhecimento a 2000, Figura 2c: envelhecimento a 250*0.

[0022] Figura 3: Evolução do limite de elasticidade RPo,2 com a duração de envelhecimento a 1500 para os produtos laminados planos do exemplo 2; Figura 3a: estado T6, Figura 3b: estado T8.

Descrição da invenção [0023] Salvo menção contrária, todas as indicações referentes à composição química das ligas são expressas, conforme uma percentagem em peso baseada sobre o peso total da liga. A expressão 1,4 Cu ou 1,4 (Cu) significa o teor em cobre expresso em % em peso é multiplicada por 1,4. A designação das ligas se fez em conformidade com os regulamentos The Aluminium Association, conhecidos do técnico. As definições dos estados metalúrgicos são indicadas na norma europeia EN 515.

[0024] As características mecânicas estáticas em tração, em outros termos a resistência à ruptura Rm, o limite de elasticidade convencional a 0,2 de alongamento Rpo,2, e o alongamento à ruptura A% são determinadas por um teste de tração, segundo a norma NF EN ISO 6892-1, a coleta e o sentido do teste sendo definidos pela norma EM 485-1. Os testes de tração a quente são realizados segundo a norma EM 485-1. Os testes de tração a quente são realizados segundo a norma NF EM 10002-5. Os testes de deformação são realizados, segundo a norma ASTM E139-06.

[0025] Salvo menção contrária, as definições da norma EN 12258 se aplicam.

[0026] Os presentes inventores constataram que, de maneira surpreendente, existe um domínio de composição das ligas Al-Cu-Mg contendo o Mn que permite obter os produtos forjados particularmente desempenhos de temperatura elevada.

[0027] A composição dos produtos forjados da invenção é definida em função do teor em ferro, manganês e silício.

[0028] Definem-se os teores corrigidos em Cu e em Mg, denominados Cucorr e Mgcorr correspondentes aos teores desses elementos que não são aprisionados por compostos intermetálicos, contendo ferro, manganês ou silício. Essa correção é importante para definir o domínio de composição em Cu e Mg da invenção, pois os compostos intermetálicos, contendo ferro e manganês formados com o cobre e os compostos intermetálicos formados com o magnésio contendo o silício não podem geral mente ser colocados em solução. CuCOrr e MgCOrr correspondem, portanto, aos teores em Cu e Mg disponíveis após dissolução para a formação durante o envelhecimento artificial das fases nanométricas contribuindo para o endurecimento.

[0029] Os teores corrigidos são obtidos com o auxílio das seguintes equações: Cucorr = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe Mgcorr = Mg - 1,73 (Si - 0,05) para Si pelo menos igual a 0,05% em peso e Mgcorr = Mg para um teor em Si inferior a 0,05% em peso.

[0030] Pode-se observar que se o teor em Mn for inferior a 0,2% em peso, calcular-se-á CuCOrr = Cu - 2,28 Fe.

[0031] Para se obter o efeito buscado sobre os desempenhos mecânicos com temperatura elevada, os teores em cobre e em magnésio assim corrigidos devem obedecer às seguintes desigualdades: Cucorr > - 0,9 (Mgcorr) + 4,3 (de preferência, CuCOrr > - 0,9 (Mgcorr) + 4,5) Cucorr < - 0,9 (Mg corr) + 5,0 [0032] O teor em magnésio é tal que MgCOrr são compreendidos entre 1,5 e 2,6% em peso, de preferência, entre 1,6 e 2,4% em peso. [0033] Em um modo de realização vantajoso da invenção, MgCOrr é pelo menos igual a 1,8% em peso e, de preferência, pelo menos igual a 1,9% em peso. Esse modo de realização é particularmente vantajoso para os produtos ao estado T6.

[0034] O teor em cobre é tal que Cucorr esteja compreendido entre 2,6 e 3,7% em peso. Vantajosamente, CuCOrr é de pelo menos 2,7% em peso e, de preferência, pelo menos 2,8% em peso.

[0035] A partir das equações indicadas e das condições requeridas para MgCOrr e CuCOn pode-se estabelecer que o teor em cobre máximo é de 4,33% em peso, correspondente a um teor corrigido CuCorr = 3,65% em peso, obtido para um teor em ferro de 0,2% em peso, um teor em manganês de 0,5% em peso e um teor corrigido MgCorr de 1,5% em peso, correspondente, por exemplo, a um teor em Mg de 1,5% em peso e um teor em silício de 0,05% em peso. O teor em cobre mínimo é de 2,6% em peso, correspondendo a um teor em ferro de 0% em peso e um teor em manganês de 0,2% em peso.

[0036] O teor em magnésio máximo é de 2,86% em peso correspondente a um teor em MgCOrr de 2,6 em peso, obtido para um teor em Si de 0,2% em peso. O teor em magnésio mínimo é de 1,5% em peso, obtido para um teor em Si de 0%, em peso. Pode-se também anotar que, para um teor MgCOrr pelo menos igual a 1,9% em peso, e um teor máximo em ferro e em silício de 0,08% em peso, o teor em cobre máximo é de 3,69% em peso, obtido para um teor em manganês de 0,5% em peso e correspondente a um teor corrigido CuCOrr de 3,29% em peso.

[0037] O domínio correspondente no plano MgCOrr: CuCorr está representado na figura 1.

[0038] Independentemente dos valores MgCOrr e CuCOrr um domínio vantajoso de composição dos produtos, de acordo com a invenção, com um teor em magnésio compreendido entre 1,6 e 2,2% em peso e, de preferência, entre 1,8 e 2,1% em peso e/ou um teor em cobre com- preendido entre 2,8 e 3,7% em peso e, de preferência, entre 2,9 e 3,4%, em peso.

[0039] Os produtos, de acordo com a invenção, contêm 0,2 a 0,5% em peso de manganês, o que contribui, notadamente, para o controle da estrutura granular. Os presentes inventores constataram que a adição simultânea de manganês e de zircônio é vantajosa para melhorar ainda o controle da estrutura granular. Vantajosamente, o teor em Zr é pelo menos igual a 0,07 em % em peso e, de preferência, pelo menos igual a 0,08% em % em peso. Em um modo de realização vantajoso, os produtos, de acordo com a invenção, contêm 0,09% em 0,15% em peso de zircônio e 0,25 a 0,45% em peso de manganês.

[0040] O teor em cromo é no máximo de 0,25% em peso. Em um modo de realização da invenção, o teor em cromo está compreendido entre 0,05 e 0,25% em peso e pode contribuir, notadamente, para o controle da estrutura granular. Todavia, a presença de cromo pode apresentar problemas de reciclagem e de sensibilidade à têmpera, notadamente, para os produtos, cuja espessura é de pelo menos 50 mm. Em um outro modo de realização, o teor em cromo é inferior a 0,05% em peso.

[0041] O teor em titânio está compreendido entre 0,01 e 0,15% em peso. A adição de titânio contribui, notadamente, para a afinação dos grãos, quando da fusão. Em um modo de realização, prefere-se limitar a adição de titânio a um valor máximo de 0,05% em peso. Todavia, uma afinação mais importante pode se mostrar útil. Assim, em um outro modo de realização da invenção, o teor em titânio está compreendido entre 0,07 e 0,14% em peso.

[0042] Os teores em ferro e em silício são no máximo de 0,2% em peso cada um. Em um modo de realização vantajoso da invenção, os teores em ferro e/ou em silício são de, no máximo, 0,1% em peso e, de preferência, 0,08% em peso. As equações que permitem calcular Cucorr e Mgcorr consideram variações de Fe e Si, assim para atingir um valor idêntico de CuCOrr, é acrescentado mais cobre, quando o teor em ferro aumenta.

[0043] O teor dos outros elementos é inferior a 0,05% em peso. O resto é o alumínio.

[0044] Os produtos forjados, de acordo com a invenção, são tipicamente chapas, perfilados, barras ou fios, mas podem também ser parafusos, parafusos com porcas ou rebites.

[0045] O processo de produção dos produtos, de acordo com a invenção, compreende as etapas sucessivas de elaboração da liga, fundida, opcionalmente homogeneização, deformação, dissolução, têmpera, opcionalmente deformação a frio e envelhecimento artificial. [0046] Em uma primeira etapa, elabora-se um banho de metal líquido, de modo a se obter uma liga de alumínio de composição, de acordo com a invenção. O banho de metal líquido é, em seguida, fundido, tipicamente sob a forma de placa laminada, de tarugo, de esboço de barra ou fio extrudado.

[0047] Vantajosamente, o produto assim fundido é, em seguida, homogeneizado, de forma a atingir uma temperatura compreendida entre 450X3 e 520X3 e, de preferência, entre 500X3 e 510X3 por uma duração compreendida entre 5 e 60 horas. O tratamento de homogeneização pode ser realizado em um ou vários patamares.

[0048] O produto é, em seguida, deformado tipicamente por laminação, fiação e/ou estiramento e/ou trefilagem e/ou toque.

[0049] O produto assim deformado é, em seguida, colocado em solução por um tratamento térmico, permitindo atingir uma temperatura compreendida entre 490 e 520X3 e, de preferência, e ntre 500 e 510X3 durante 15 minutos a 8 horas, depois temperado.

[0050] A qualidade da dissolução pode ser avaliada por calorime-tria e/ou microscopia óptica. O objetivo sendo que o Cu e o Mg este- jam em solução sólida com exceção do Cu e do Mg ligado nos compostos intermetálicos contendo o manganês do ferro e/ou silício.

[0051] O produto pode, em seguida, opcionalmente sofrer uma deformação a frio.

[0052] Finalmente, um envelhecimento artificial é realizado, no qual o produto atinge uma temperatura compreendida entre 160Ό e 210*C e, de preferência, entre 175 e 195*C durante 5 a 100 horas e, de preferência, de 10 a 50 horas. O envelhecimento artificial pode ser realizado em um ou vários patamares. De preferência, as condições de envelhecimento artificial são determinadas para que a resistência mecânica Rpo2 seja máxima (envelhecimento artificial "no pico").

[0053] Existem dois principais modos de realização do processo, de acordo com a invenção, em função da forma dos produtos forjados. Um primeiro modo de realização do processo, de acordo com a invenção, permite a fabricação de chapas ou de perfilados. Um segundo modo de realização do processo, de acordo com a invenção, permite a fabricação de fios ou barras, tais como, notadamente, esboços para usinagem, esboços por forja, esboços de fabricação de parafusos com porcas, fios com rebite, esboços de fabricação de parafusos e também parafusos com porcas, parafusos e rebites.

[0054] O primeiro modo de realização do processo, de acordo com a invenção, compreende as etapas sucessivas de elaboração da liga, fundida, sob a forma de placa ou esfera, opcionalmente homogeneização, deformação a quente, dissolução têmpera, opcionalmente deformação a frio e envelhecimento artificial.

[0055] No primeiro modo de realização do processo, de acordo com a invenção, o banho de metal líquido é fundido sob a forma de placa laminada ou de tarugo.

[0056] A placa laminada ou tarugo opcionalmente homogeneizada é, em seguida, deformada a quente por laminação ou fiação. A defor- mação a quente do primeiro modo de realização é realizada de forma a manter uma temperatura de pelo menos 3000. Vantajosamente, mantém-se uma temperatura de pelo menos 3500 e, de preferência, de pelo menos 3800 no decorrer da deformação a que nte.

[0057] No primeiro modo de realização do processo, de acordo com a invenção, não se realiza a deformação a frio significativa, notadamente, por laminação a frio, entre a deformação a quente e a dissolução. Com efeito, essa etapa de deformação a frio correría o risco de levar a uma estrutura recristalizada que é indesejável no âmbito da invenção, para os produtos forjados, sob a forma de chapas ou de perfilados. Uma deformação a frio significativa é tipicamente uma deformação de pelo menos aproximadamente 5%.

[0058] A chapa ou o perfilado assim obtido é, em seguida, colocada em solução por um tratamento térmico que permite atingir uma temperatura compreendida entre 490 e 520Ό e, de preferência, entre 500 e 510X3 durante 15 minutos a 8 horas, depois temperado tipicamente com água.

[0059] A combinação da composição escolhida, em particular, do teor em manganês e da faixa de transformação, em particular, a temperatura de deformação a quente e a ausência de deformação a frio significativa antes da dissolução, permite obter chapas ou perfilados tendo uma estrutura granular essencial mente não recristalizada. Por estrutura granular essencialmente não recristalizada, entende-se uma taxa de estrutura granular não recristalizada à meia-espessura superior a 70% e, de preferência, superior a 85%.

[0060] A chapa ou o perfilado assim obtido pode, em seguida, sofrer opcional mente uma deformação a frio. Vantajosamente, a deformação a frio é uma tração controlada com um alongamento permanente de 2 a 5%, permitindo melhorar a resistência mecânica e de obter, após envelhecimento artificial, um estado T8.

[0061] Na ausência de deformação a frio ou em presença de uma pequena deformação a frio, não permitindo melhorar as características mecânicas, obtém-se, após envelhecimento artificial, um produto no estado T6.

[0062] As chapas e os perfilados obtidos, segundo o primeiro modo de realização do processo da invenção, têm a vantagem de apresentar uma resistência mecânica elevada e bons desempenhos com temperatura elevada. Assim, as chapas e perfilados, de acordo com a invenção, apresentam, de preferência, no estado T8 na direção longitudinal um limite de elasticidade Rpo,2 de pelo menos 440 MPa, preferencialmente de pelo menos 450 MPa e de maneira preferida de pelo menos 455 MPa. Para os perfilados, de acordo com a invenção, no estado T8 pode-se obter, vantajosamente, na direção longitudinal um limite de elasticidade Rpo,2 de pelo menos 470 MPa. Após o envelhecimento a 150*C durante 2000 horas, a diminuição do I imite de elasticidade das chapas e perfilados, de acordo com a invenção, no estado T8 na direção longitudinal é vantajosamente inferior a 12%, de preferência, inferior a 10% e, de maneira preferida, inferior a 8%.

[0063] Os perfilados, de acordo com a invenção, apresentam, vantajosamente, no estado T8 um limite de elasticidade medido a 150*0 na direção longitudinal de pelo menos 370 MPa e, de preferência, de pelo menos 380 MPa.

[0064] No estado T6, as chapas ou perfilados feitos no modo de realização, no qual o teor em Mg é tal que MgCOrr seja pelo menos 1,8% em peso apresentando, vantajosamente, um limite de elasticidade medida a 150*C na direção longitudinal de pelo menos 340 MPa e uma diminuição de limite de elasticidade, após 2000 horas de envelhecimento a 150*C inferior a 5%.

[0065] O segundo modo de realização do processo, de acordo com a invenção, compreende as etapas sucessivas de elaboração da liga, fundida, sob a forma de esboço de fio ou barra, opcionalmente homogeneização, deformação a quente e/ou a frio por fiação e/ou esti-ramento e/ou trefilagem e opcionalmente por batida posterior do fio ou da barra obtidos para se obterem parafusos, parafusos com porcas ou rebites, dissolução, têmpera e envelhecimento artificial.

[0066] No segundo modo de realização do processo, de acordo com a invenção, o banho de metal líquido é fundido sob a forma de esboço de fio ou barra, de preferência, sobre uma roda de fundição, tipicamente, com o processo de fundição contínua conhecido pelo nome de "Properzi". O esboço de fio ou barra pode também ser um tarugo.

[0067] O esboço de fio ou barra pode também ser um tarugo. [0068] O esboço de fio ou barra é, em seguida, deformado a quente e/ou a frio por fiação e/ou estiramento e/ou trefilagem. Em particular, se o esboço de fio ou barra é um tarugo, ele será fiado a quente antes de ser deformado a frio por estiramento e/ou trefilagem, enquanto que se o esboço de fio ou barra tiver sido obtido por fundição contínua e deformação a quente na saída de roda de fundição, só será necessário deformá-lo a frio.

[0069] Opcionalmente, o fio ou barra obtida pode estar nesse estágio batido para serem obtidos parafusos, parafusos com porcas ou rebites.

[0070] O produto assim obtido é, em seguida, colocado em solução por um tratamento térmico, permitindo atingir uma temperatura compreendida entre 490 e 520*C e, de preferência, e ntre 500 e 510*0 durante 15 minutos a 8 horas, depois temperado tipicamente com água.

[0071] A combinação da composição escolhida, em particular do teor em manganês e da deformação realizada permite obter no segundo modo de realização do processo, de acordo com a invenção, produ- tos tendo uma estrutura granular essencialmente recristalizada. Por estrutura essencialmente recristalizada, entende-se uma taxa de re-cristalização de pelo menos 80% e, de preferência, uma estrutura com grãos finos e de tamanho homogêneo.

[0072] O produto obtido pode, em seguida, sofrer opcionalmente uma deformação a frio.

[0073] Todavia, na fabricação de determinados produtos, tais como notadamente os parafusos com porcas, os parafusos e os rebites, é difícil realizar uma deformação a frio após dissolução e têmpera. Vantajosamente, o produto não sofre deformação a frio após dissolução e têmpera, e se obtém após envelhecimento artificial um estado T6. Uma liga particularmente vantajosa para o estado T6 tem um teor em Mg, tal que MgCOrr seja pelo menos igual a 1,8% em peso.

[0074] Por outro lado, a fabricação de produtos, tais como fio, parafusos com porcas, rebite, parafusos, no estado T8 e tendo uma estrutura granular essencialmente recristalizada em liga, de acordo com a invenção, é vantajosa.

[0075] Os produtos, obtidos de acordo com o segundo modo de realização do processo da invenção, apresentam, vantajosamente, no estado T8 na direção longitudinal um limite de elasticidade RP02de pelo menos 460 Mpa, de preferência, de pelo menos 480 MPa e após envelhecimento a 1500 durante 2000 horas, uma diminuição do limite de elasticidade na direção longitudinal inferior a 10%, de preferência, inferior a 8%.

[0076] Os produtos, de acordo com a invenção, são particularmente úteis para aplicações, nos quais os produtos são mantidos a temperaturas de 1000 a 2000, tipicamente à cerca de 15 00 por uma duração significativa de pelo menos 200 horas e, de preferência, de pelo menos 2000 horas.

[0077] Assim, os produtos, de acordo com a invenção, são úteis para as peças de ligação destinadas a serem utilizadas em um motor, tipicamente, para automóvel, tais como os parafusos ou os parafusos com porcas ou os rebites. Os produtos, de acordo com a invenção, são também úteis para a fabricação de peças da nacele e/ou de mastros de encaixe dos aviões. A nacele desgina o conjunto dos suportes e capôs de um motor de um avião multimotores: os produtos, de acordo com a invenção, são úteis também para a fabricação de bordas de ataque de asa de avião. Os produtos, de acordo com a invenção, são também úteis para a fabricação de fuselagem de aviões supersônicos. [0078] Esses aspectos, assim como outros da invenção, são explicados mais detalhadamente com o auxílio dos seguintes exemplos ilustrativos e não limitativos.

Exemplos Exemplo 1 [0079] Nesse exemplo 4, ligas foram fundidas sob a forma de placas de dimensão 70x170x27 mm. As ligas A-1 e C-1 têm uma composição, de acordo com a invenção.

[0080] A composição das ligas é dada na tabela 1.

Tabela 1 Composição (% em peso) Inv: Invenção Ref: referência.

[0081] As placas foram homogeneizadas a uma temperatura compreendida entre 500*C e 540*C, adaptada em função d a liga, laminadas a quente até uma espessura de 15 mm, colocadas em solução a uma temperatura compreendida entre 500*C e 540Ό, a daptada em função da liga, temperadas na água por imersão, tracionadas de 3 a 4% e envelhecimento artificiais a 190Ό para atingi r o pico de limite de elasticidade em tração ao estado T8. Assim, a placa na liga A-1 foi homogeneizada em dois patamares de 10 horas a 500*0, depois 20 horas a 5090, a chapa obtida após laminação sendo colocada em solução 2 horas a 5070 e envelhecimento artificial 12 horas a 1900. A placa em liga B-1 foi homogeneizada em dois patamares de 10 horas a 5000, depois 20 horas a 5030, a chapa obtid a após laminação sendo colocada em solução 2 horas a 5000 e envelhe cimento artificial 8 horas a 1900. A placa em liga C-1 foi homogeneizada em dois patamares de 10 horas a 5000 depois 20 horas a 503 O, a chapa obtida após laminação sendo colocada em solução 2 horas a 5040 e envelhecimento artificial 12 horas a 1900. A placa em liga D-1 foi homogeneizada em dois patamares de 10 horas a 5000, depois 20 horas a 53613, a chapa obtida após laminação sendo co locada em solução durante 2 horas a 5350 e envelhecimento artifi ciai durante 8 horas a 1900.

[0082] As chapas obtidas apresentavam uma estrutura granular essencialmente não recristalizada.

[0083] As chapas assim obtidas foram caracterizadas na direção longitudinal antes do e após o envelhecimento a várias temperaturas e para várias durações. Os resultados são apresentados na tabela 2.

Tabela 2 Propriedades mecânicas obtidas à meia-espessura sentido L e após envelhecimento (MPa).

[0084] A evolução das propriedades mecânicas com a duração de envelhecimento para as diferentes temperaturas estudadas estão representadas nas figuras 2a a 2c. Constata-se que, para uma temperatura de envelhecimento de 200Ό, as chapas, de acordo com a invenção (A1 e C-1), apresentam para 2000 horas de envelhecimento um limite de elasticidade melhorado de mais de 15%, em relação às chapas de referência (B-1 e D-1).

Exemplo 2 [0085] Nesse exemplo duas ligas foram fundidas, sob a forma, de esferas de diâmetro 200 mm. Essas ligas A-2 e C-2 têm uma composição, de acordo com a invenção.

[0086] As composições são dadas na tabela 3.

Tabela 3 Composição (% em peso) Inv: Invenção.

[0087] As esferas foram homogeneizadas a uma temperatura compreendida entre 500Ό e 520Ό, adaptadas em funç ão da liga e fiadas para serem obtidas barras cilíndricas de diâmetro 13 mm, colocadas em solução a uma temperatura compreendida entre 500Ό e 520*C, adaptada em função da liga, temperadas com á gua. Assim, a esfera em liga A-2 foi homogeneizada durante 24 horas a 508*C e as barras obtidas colocadas em solução 1 hora a 506*C. A esfera em liga C-2 foi homogeneizada durante 24 horas a 508Ό e as barras obtidas colocadas em solução durante 1 hora a 503*C. Determ inadas barras foram tracionadas de 3 a 4% de outras barras não foram tracionadas, todas as barras sofreram finalmente um envelhecimento artificial no pico para se obter um estado T6 (não tracionado, durante 20 horas a 190*C para A-2 e 16 horas a 190*0 para C-2) ou T8 ( tracionado, 12 horas a 1900 para as duas ligas). Os perfilados obtidos apresentavam uma estrutura granular essencialmente não recristalizada.

[0088] Como referência, foram utilizados fios em liga 6056 no estado T6 de diâmetro 12 mm e barras em liga 2618 no estado T8 de diâmetro de 40 mm.

[0089] As propriedades mecânicas na direção longitudinal antes do e após o envelhecimento a 150*C são dados na tab ela 4.

Tabela 4 Propriedades mecânicas sentido L a meio-diâmetro [0090] Esses resultados são também apresentados na figura 3a e 3b. No estado T6, a liga A-2 é particularmente estável termicamente. [0091] Testes de caracterização em tração à temperatura de 150Ό foram também realizados segundo a norma NF EM 10002-5. [0092] Os resultados são apresentados na tabela 5.

Tabela 5.

Caracterização das propriedades mecânicas sentido L a 1500.

[0093] Constata-se que os produtos, de acordo com a invenção, apresentam, notadamente, uma resistência à ruptura nitidamente superior àquela dos produtos de referência classicamente úteis, tais como a liga 6056 (T6) ou a liga 2618 (T8).

[0094] Testes de deformação foram realizados, segundo a norma ASTM E139-06, para um esforço de 285 MPa e a uma temperatura de 150Ό. Mediram-se notadamente a duração de vida, a deformação após 200 horas e a velocidade de deformação estacionária. Os resultados estão reunidos na tabela 6.

Tabela 6 Sentido L

Epr: amostra.

Exemplo 3.

[0095] Nesse exemplo, uma barra cilíndrica em liga C-2 de diâmetro de 13 mm foi obtida por fiação a quente, a partir de uma esfera homogeneizada durante 24 horas a 5080. A barra foi, em seguida, estirada a frio para ser obtido um fio de diâmetro de 10,55 mm. O fio assim obtido foi colocado em solução por 1 hora a 5030, tracionado de 3 a 4%, depois envelhecimento artificial durante 12 horas a 1900 para se obter um estado T8.

[0096] A estrutura granular do fio assim obtido, tal como observada, em particular, no plano TLxTC à meia-espessura, era essencialmente recristalizado e apresentava um grão fino e homogêneo.

[0097] As propriedades mecânicas obtidas na direção longitudinal antes do e após o envelhecimento a 150Ό são dadas na tabela 7.

Tabela 7 Propriedades mecânicas sentido L a meio-diâmetro do fio de diâmetro de 10,55 mm.

REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Produto forjado em liga de alumínio, caracterizado pelo fato de que apresenta a composição, em % em peso: Cucon·: 2,6 -3,7; Mgcorr: 1,5-2,6; Mn: 0,2 - 0,5; Zr: <0,16; Ti: 0,01-0,15; Cr <0,25; Si < 0,2; Fe < 0,2; outros elementos < 0,05; o restante sendo alumínio; sendo que CuCOrr > - 0,9 (Mg corr ) + 4,3 e Cucorr < - 0,9 (Mg corr) + 5,0; sendo que Cucorr = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe; e Mgcorr = Mg -1,73 (Si - 0,05) para Si > 0,05 e Mgcorr = Mg para Si <0,05, e sendo que CuCorr e MgCOrr correspondem aos teores de Cu e Mg disponíveis após dissolução para a formação, durante o envelhecimento artificial, das fases nanométricas.

2. Produto forjado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que MgCOrr é pelo menos igual a 1,8 % em peso, de preferência, pelo menos igual a 1,9 % em peso.

3. Produto forjado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que Zr é pelo menos igual a 0,07 % em peso, de preferência, pelo menos igual a 0,08% em peso.

4. Produto forjado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é uma chapa ou de um perfilado, cuja estrutura granular é essencialmente não recristalizada.

5. Produto forjado, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que está no estado T8, e apresenta um limite de elasticidade Rpo,2 na direção longitudinal de pelo menos 440 MPa, de preferência, de pelo menos 450 Mpa, e, após envelhecimento a 150°C durante 2000 horas, apresenta uma diminuição do limite de elasticidade na direção longitudinal inferior a 12% e, de preferência, inferior a 10%.

6. Produto forjado, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que Mgcorr é pelo menos igual a 1,8% em peso, e está no estado T6 e tem um limite de elasticidade medido a 150°C na direção longitudinal de pelo menos 340 Mpa, e uma diminuição no limite de elasticidade após 2000 horas de envelhecimento a 150°C inferior a 5%.

7. Produto forjado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é um fio, uma barra, um parafuso com porcas, um parafuso ou de um rebite, apresentando uma estrutura granular essencialmente recristalizada.

8. Produto forjado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que está no estado T8 e apresenta um limite de elasticidade RPo,2na direção longitudinal de pelo menos 460 MPa, de preferência, de pelo menos 480 Mpa, e após envelhecimento a 150°C durante 2000 horas, uma diminuição do limite de elasticidade na direção longitudinal inferior a 10%, de preferência, inferior a 8%.

9. Processo para fabricação de um produto forjado, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende sucessivamente: - a elaboração de um banho de metal líquido, de forma a obter uma liga de alumínio de composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3; - a fundição da dita liga, tipicamente, sob a forma de placa laminada, de tarugo, de barra ou fio extrudado, - a deformação, antes da colocação do produto obtido em solução; - a dissolução do produto deformado por um tratamento térmico, permitindo atingir uma temperatura compreendida entre 490 e 520°C, de preferência, entre 500 e 510°C durante 15 minutos a 8 horas, depois a têmpera; e - o envelhecimento artificial, no qual o produto assim obtido atinge uma temperatura compreendida entre 160 e 210°C, de preferência, entre 175 e 195°C durante 5 a 100 horas, de preferência, de 10 a 50 horas.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: - homogeneizar o dito produto de forma a atingir uma temperatura variando de 450 a 520°C; e - deformar a frio o produto assim dissolvido e temperado.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que: - a dita fundição da liga é feita sob a forma de placa laminada ou de tarugo; - a dita deformação antes da dissolução é feita por laminação ou fiação a quente, de forma a manter uma temperatura de pelo menos 300°C, sem realizar deformação a frio significativa.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita deformação a frio do produto dissolvido e temperado é feita por uma tração controlada com um alongamento permanentemente de 2 a 5%, a fim de se obter, após envelhecimento artificial, um estado T8.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que - a dita fundição da liga é feita sob a forma de esboço de fio ou barra; - a dita deformação antes da dissolução é feita por fiação e/ou estiramento e/ou trefilagem a quente e/ou a frio para obter um fio ou uma barra e, opcionalmente, por batida posterior do fio ou da barra obtidos para serem obtidos parafusos, parafusos com porcas ou rebites; - não há deformação a frio do produto colocado em solução e temperado; - o estado metalúrgico final após envelhecimento artificial é um estado T6.