CA1045783A - Procede de traitement d'alliages metalliques en vue de leur mise en forme a l'etat de melange phases liquides - phase solide, conservant la forme solide - Google Patents
Procede de traitement d'alliages metalliques en vue de leur mise en forme a l'etat de melange phases liquides - phase solide, conservant la forme solideInfo
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- CA1045783A CA1045783A CA223,752A CA223752A CA1045783A CA 1045783 A CA1045783 A CA 1045783A CA 223752 A CA223752 A CA 223752A CA 1045783 A CA1045783 A CA 1045783A
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- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/12—Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase
Abstract
: La présente invention se rapporte à la transformation des alliages légers à base d'aluminium. Elle concerne un procédé de traitement thermique d'alliages métalliques entre solidus et liquidus d'équilibre, faisant apparaître un mélange phase liquide-phases solides. La phase dendritique solide a commencé à évoluer vers une forme globulaire. L'alliage possède des propriétés de déformation plastique à chaud, à l'état solide considérablement améliorées. Application à tous les procédés de mise en forme à l'état solide : filage, extrusion, laminage, forgeage, matriçage, estampage, emboutissage.
Description
1~)4S783 ~ a présente invention concerne un procédé qui, appliqué
à des alliages métalliques, et en particulier, à des alliages léger~ à base d'aluminium, leur donne un ensemble de propriétés particulières permettant de les mettre en forme dans un état constitué par un mélange de phases solides et de phase liquide conservant la forme solide. ~'invention concerne également les produits résultant de la mise en oeuvre dudit procédé et leur application aux procédés de mise en forme à l'état solide.
Il est bien connu que si l'on chauffe progressivement un alliage métallique pris à l'état solide, les premières traces de phase liquide apparaissent dès le moment où l'on atteint la température du solidus d'équilibre, et la proportion phase solide-phase liquide évolue jusqu'à liquéfaction totale qui intervient au moment où l'on franchit la température du liquidus d'équilibre.
La demanderesse a découvert que, de façon tout à fait inattendue, si l'on porte un alliage métallique solide à une tem-pérature comprise entre la temperature du solidus d'équilibre et la température du liquidus d'équilibre, le réseau ramifié de den-drites de phase primaire qui reste cependant en grande partie soli-de pendant ce traitement voit sa structure se dé~rader et évoluerprogressivement vers une forme en globules dont les dimension3 dépendent de la finesse de la structure dendritique de départ, mais sont généralement comprises entre 100 et 400 micromètres environ.
En outre, la demanderesse a constaté qu'un alliage, main-tenu e~tre les températures de solidus et de liquidus d'équilibre, conservait l'apparence extérieure d'un corps solide tant que la proportion de phase liquide ne dépassait pa~ 60 ~ environ. Cepen-dant, un tel produit demande à être manipulé avec précaution, et ~0 un choc ou un effort excessif amène fréquemment son affaissement partiel ou total. Dès que la proportion de phase liquide s'abais-se aux environs de 50 ~, et, de préférence, en dessous de 35 ~, 1¢~4S783 la manipulation peut s'effectuer avec un minimum de précautions.
En de3sous de 20 ~ environ de phase liquide, le produit se mani-pule sensiblement comme un solide ordinaire.
Or, la demanderesse a découvert qu'un alliage maintenu entre les solidus et liquidus d'équilibre, et à une température telle que la proportion de phase liquide soit inférieure ~ 40 %, se prêtait particulièrement bien à la mise en forme par tous les procédés appliqués habituellement à des alliages pris à l'état solide, tels que le filage, l'extrusion, le laminage, le matri-çage, l'e~tampage, le forgeage, et tous les autres.
Le passage de la phase solide de la structure dendriti`que vers une structure globulaire confère à l'alliage traité
se~n l'invention des propriétés d'écoulement plastique à l'état solide considérablement améliorées que l'on peut ~ettre à profit à la fois pour accélérer les vitesses d'écoulement et pour dimi-nuer l'effort demandé aux machines. Ces propriétés nouvelles, également objet de llinvention, correspondent à u~ état particu-lier de l'alliage, que l'on peut qualifier de "rhéotrope".
Il est important de souligner que la "rhéotropie'l n'est pas une simple conséquence de l'élévation de température. En effet, devant les difficultés que présentent les procédés de transformation de certains alliages à l'état solide, on pouvait penser qu'il suffisait d'augmenter la température de filage, par exemple, pour diminuer l'effort demandé à la presse. Or, l'ex-périence montre que la température à 450, utilisée habituelle-ment pour filer des alliages tels que l'AU4SG, est un ma~imum, qui n'est jamais dépassé dans le pratique industrielle. Au-delà, on constate que la plasticité du métal, qui est passée par un maximum entre 420 et 450 C, tend à diminuer, et, d'autre part, l'effort dynamique engendré au niveau de la filière amène une élé~ation de température telle que le profilé sort partiellement liquéfié, donc inutilisable. Au contraire, le filage à l'état 1~45783 rhéotrope engendre relativement peu d'efforts dynamiques au ni-veau de la filière, et il suffit d'un flux de refroidissement très léger pour solidifier, dans le profilé extrudé, les petites quantités de phase liquide qui s'y trouvent régulièrement répar-ties et qui n'affectent pas sa cohésion; l'usure de l'outillage est en outre, fortement diminuée.
Pour illustrer l'effet du procédé, objet de l'inYention, on peut comparer les structures micrographiques d'un al-liage d'aluminium AU4 GS, contenant environ 4 % de cuivre, 1 ~0 de silicium, 0,8 % de manganèse, 0,5 % de magnésium.
~ a figure 1, qui est une micrographie au grossissement 50, représente la structure d'un alliage AU4 GS obtenu de façon classique par coulée semi-continue d'une billette. ~a structure dendritique est bien visible.
~ a figure 2 est une micrographie, au grossis~ement 50,-du même alliage, traité selon l'invention: il a été maintenu 1 h à 620 C, ce qui correspond à une proportion pondérale de phase liquide d'environ 25 %.
~ es micrographies ont été prises après attaque "SEGO~"
qui consiste en une atta~ue anodique dans un mélange contenant 1 000 cm3 d'acide orthophosphorique et 30 g d'anhydride chromique, à 90 C, pendant 1 à 2 mn, 80US une tension continue telle que la densité de courant sur l'échantillon soit d'environ 2mA/cm2. ~es plages noires, sur la figure 2, sont les globules de phase pri-maire-provenant de la dégénérescence des dendrites. On observe souvent, à l'intérieur des globules la présence de rosettes sphé-riques à contours blancs qui proviennent de gouttelettes de li-quide empri~onnées au cours du traitement thermique.
~a durée du maintien en température nécessaire pour pro-voquer l'apparition de la structure globulaire, et conférer lespropriétés a ~ écoulement plastique à l'état solide conformes à
l'invention, varie selon le type d'alliage, et, pour un alliage 1~)45783 donné, selon la température de maintien, qui détermine en outre, le rapport phase liquide / phase solide. A titre d'exemple, elle est de quelques minutes à 4 heures, et de préférence de 5 à 60 minutes environ pour les alliages aluminium-zinc-magnésium ou aluminium-silicium-cuivre-magnésium.
Des billettes cylindriques obtenues par coulée en coquil-le, coulée continue ou semi-continue, traitées selon l'invention peuvent servir à alimenter, par e~emple, une presse à filer. In-troduites dans le conteneur de la machine, elles peuvent être extrudées sous forme de profilés à condition que l'on dispose des moyens de refroidissement appropriés de la filière et du profilé
sortant de la filière: refroidissement à l'eau ou à l'air, par exemple, ou autres. Ces moyens de refroidissement doivent être suffisants pour solidifier la quasi-totalité de la fraction liqui-de contenue dans la billette filée.
~es avantage~ de ce procédé sont les suivants:
- rapport de filage et/ou vitesse de filage beaucoup plus élevé;
- pression de filage considérablement diminuée, d'où usure réduite des outillages.
~a demanderesse a également constaté que si l'on refroi-dit jusqu'à la température ambiante ou à une température quelcon-que inférieure au solidus d'équilibre une ~illette traitée selon l'invention et qu'on la réchauffe ensuite à une température com-prise entre solidus et liquidus correspondan-t à moins de 40 % de phase liquide, la dite pillette retrouve quasi-instantanément ses propriétés de rhéotropie, ce qui prouve qu'il y a bien eu mo-dification permanente de sa structure et apparition d'une struc-ture nouvelle. Ce réchauffage peut être effectué à une tempéra-ture supérieure, égale ou inférieureà la température du premier traitement selon la proportion de phase liquide que l'on désire.
~es exemples suivants permettront de mieux comprendre 104~783 la mise en oeuvre de l'invention. Ils ne limitent en aucune façon son étendue. Tous le~ essais de filage des exemples 1 à
7 ont été effectués sur une presse ~oewy de 800 tonnes.
Exemple 1 ~ rois billettes cylindriques de 100 mm de diamètre et de 300 mm de longueur, en alliage AU4SG (composition chimique :
base aluminium, ~er: 0,42 ~, Silicium 0,91 %, Cuivre: 4,24 %, Manganèse: 0,82 %, Magnésium: 0,51 %) brutes de coulée, ont été
maintenues 15 mn, aux températures respectives de 585 C (billet-te A), 595 C (billette ~), et 605 C (billette C), correspondant à des proportions respectives de phase liquide d'environ 6 %
(billette A), environ 8 % (billette B), environ 13 % (billette C).
Elles ont été introduites, au cours de trois essais ¦ succeæsifs, dans le conteneur préchauffé à 420-450 C de la pres-se de filage de 800 tonnes, et filée~ immédiatement à la vitesse de 8 m/mn 90US forme d'un profilé à section rectangulaire de ; 40 x 3 mm. ~e refroidissement à eau de la filière a été ajusté
de façon que la température du profilé à la sortie de la filière 1 80it de 450 C environ. ~a manipulation des billettes s'est opérée dans les conditions habituelles et le filage s'est effectué
de façon satisfaisante. On a obtenu, pour chaque billette, envi-ron 15 mètres de profilé d'aspect de surface irréprochable. On a mesuré les caractéristiques mécani~ues des profilés sur des échantillons :
- bruts de filage, - revenus 8 h à 175 C, - trempés à l'eau après 2 h de maintien à 505 C puis 8 h ~ ~75 C(état ~6), avec les résultats suivants:
.~ ! ' Billette A/585C Billette ~/595C¦Billette C/605C
E~A~ ~E R A ~ R k ~ R A
hb hb % hb hb % hb hb %
. .. . ... _ . . .
Brut de 22,5 35,4 22,2 24,138,1 24,2 24,8 34,9 23,5 .. _ . . . .. . I
8 h à 175C 31,~ 37,1 12,7 35,440,2 12,7 33,3 37,7 12,9 . . _._._. . I
à des alliages métalliques, et en particulier, à des alliages léger~ à base d'aluminium, leur donne un ensemble de propriétés particulières permettant de les mettre en forme dans un état constitué par un mélange de phases solides et de phase liquide conservant la forme solide. ~'invention concerne également les produits résultant de la mise en oeuvre dudit procédé et leur application aux procédés de mise en forme à l'état solide.
Il est bien connu que si l'on chauffe progressivement un alliage métallique pris à l'état solide, les premières traces de phase liquide apparaissent dès le moment où l'on atteint la température du solidus d'équilibre, et la proportion phase solide-phase liquide évolue jusqu'à liquéfaction totale qui intervient au moment où l'on franchit la température du liquidus d'équilibre.
La demanderesse a découvert que, de façon tout à fait inattendue, si l'on porte un alliage métallique solide à une tem-pérature comprise entre la temperature du solidus d'équilibre et la température du liquidus d'équilibre, le réseau ramifié de den-drites de phase primaire qui reste cependant en grande partie soli-de pendant ce traitement voit sa structure se dé~rader et évoluerprogressivement vers une forme en globules dont les dimension3 dépendent de la finesse de la structure dendritique de départ, mais sont généralement comprises entre 100 et 400 micromètres environ.
En outre, la demanderesse a constaté qu'un alliage, main-tenu e~tre les températures de solidus et de liquidus d'équilibre, conservait l'apparence extérieure d'un corps solide tant que la proportion de phase liquide ne dépassait pa~ 60 ~ environ. Cepen-dant, un tel produit demande à être manipulé avec précaution, et ~0 un choc ou un effort excessif amène fréquemment son affaissement partiel ou total. Dès que la proportion de phase liquide s'abais-se aux environs de 50 ~, et, de préférence, en dessous de 35 ~, 1¢~4S783 la manipulation peut s'effectuer avec un minimum de précautions.
En de3sous de 20 ~ environ de phase liquide, le produit se mani-pule sensiblement comme un solide ordinaire.
Or, la demanderesse a découvert qu'un alliage maintenu entre les solidus et liquidus d'équilibre, et à une température telle que la proportion de phase liquide soit inférieure ~ 40 %, se prêtait particulièrement bien à la mise en forme par tous les procédés appliqués habituellement à des alliages pris à l'état solide, tels que le filage, l'extrusion, le laminage, le matri-çage, l'e~tampage, le forgeage, et tous les autres.
Le passage de la phase solide de la structure dendriti`que vers une structure globulaire confère à l'alliage traité
se~n l'invention des propriétés d'écoulement plastique à l'état solide considérablement améliorées que l'on peut ~ettre à profit à la fois pour accélérer les vitesses d'écoulement et pour dimi-nuer l'effort demandé aux machines. Ces propriétés nouvelles, également objet de llinvention, correspondent à u~ état particu-lier de l'alliage, que l'on peut qualifier de "rhéotrope".
Il est important de souligner que la "rhéotropie'l n'est pas une simple conséquence de l'élévation de température. En effet, devant les difficultés que présentent les procédés de transformation de certains alliages à l'état solide, on pouvait penser qu'il suffisait d'augmenter la température de filage, par exemple, pour diminuer l'effort demandé à la presse. Or, l'ex-périence montre que la température à 450, utilisée habituelle-ment pour filer des alliages tels que l'AU4SG, est un ma~imum, qui n'est jamais dépassé dans le pratique industrielle. Au-delà, on constate que la plasticité du métal, qui est passée par un maximum entre 420 et 450 C, tend à diminuer, et, d'autre part, l'effort dynamique engendré au niveau de la filière amène une élé~ation de température telle que le profilé sort partiellement liquéfié, donc inutilisable. Au contraire, le filage à l'état 1~45783 rhéotrope engendre relativement peu d'efforts dynamiques au ni-veau de la filière, et il suffit d'un flux de refroidissement très léger pour solidifier, dans le profilé extrudé, les petites quantités de phase liquide qui s'y trouvent régulièrement répar-ties et qui n'affectent pas sa cohésion; l'usure de l'outillage est en outre, fortement diminuée.
Pour illustrer l'effet du procédé, objet de l'inYention, on peut comparer les structures micrographiques d'un al-liage d'aluminium AU4 GS, contenant environ 4 % de cuivre, 1 ~0 de silicium, 0,8 % de manganèse, 0,5 % de magnésium.
~ a figure 1, qui est une micrographie au grossissement 50, représente la structure d'un alliage AU4 GS obtenu de façon classique par coulée semi-continue d'une billette. ~a structure dendritique est bien visible.
~ a figure 2 est une micrographie, au grossis~ement 50,-du même alliage, traité selon l'invention: il a été maintenu 1 h à 620 C, ce qui correspond à une proportion pondérale de phase liquide d'environ 25 %.
~ es micrographies ont été prises après attaque "SEGO~"
qui consiste en une atta~ue anodique dans un mélange contenant 1 000 cm3 d'acide orthophosphorique et 30 g d'anhydride chromique, à 90 C, pendant 1 à 2 mn, 80US une tension continue telle que la densité de courant sur l'échantillon soit d'environ 2mA/cm2. ~es plages noires, sur la figure 2, sont les globules de phase pri-maire-provenant de la dégénérescence des dendrites. On observe souvent, à l'intérieur des globules la présence de rosettes sphé-riques à contours blancs qui proviennent de gouttelettes de li-quide empri~onnées au cours du traitement thermique.
~a durée du maintien en température nécessaire pour pro-voquer l'apparition de la structure globulaire, et conférer lespropriétés a ~ écoulement plastique à l'état solide conformes à
l'invention, varie selon le type d'alliage, et, pour un alliage 1~)45783 donné, selon la température de maintien, qui détermine en outre, le rapport phase liquide / phase solide. A titre d'exemple, elle est de quelques minutes à 4 heures, et de préférence de 5 à 60 minutes environ pour les alliages aluminium-zinc-magnésium ou aluminium-silicium-cuivre-magnésium.
Des billettes cylindriques obtenues par coulée en coquil-le, coulée continue ou semi-continue, traitées selon l'invention peuvent servir à alimenter, par e~emple, une presse à filer. In-troduites dans le conteneur de la machine, elles peuvent être extrudées sous forme de profilés à condition que l'on dispose des moyens de refroidissement appropriés de la filière et du profilé
sortant de la filière: refroidissement à l'eau ou à l'air, par exemple, ou autres. Ces moyens de refroidissement doivent être suffisants pour solidifier la quasi-totalité de la fraction liqui-de contenue dans la billette filée.
~es avantage~ de ce procédé sont les suivants:
- rapport de filage et/ou vitesse de filage beaucoup plus élevé;
- pression de filage considérablement diminuée, d'où usure réduite des outillages.
~a demanderesse a également constaté que si l'on refroi-dit jusqu'à la température ambiante ou à une température quelcon-que inférieure au solidus d'équilibre une ~illette traitée selon l'invention et qu'on la réchauffe ensuite à une température com-prise entre solidus et liquidus correspondan-t à moins de 40 % de phase liquide, la dite pillette retrouve quasi-instantanément ses propriétés de rhéotropie, ce qui prouve qu'il y a bien eu mo-dification permanente de sa structure et apparition d'une struc-ture nouvelle. Ce réchauffage peut être effectué à une tempéra-ture supérieure, égale ou inférieureà la température du premier traitement selon la proportion de phase liquide que l'on désire.
~es exemples suivants permettront de mieux comprendre 104~783 la mise en oeuvre de l'invention. Ils ne limitent en aucune façon son étendue. Tous le~ essais de filage des exemples 1 à
7 ont été effectués sur une presse ~oewy de 800 tonnes.
Exemple 1 ~ rois billettes cylindriques de 100 mm de diamètre et de 300 mm de longueur, en alliage AU4SG (composition chimique :
base aluminium, ~er: 0,42 ~, Silicium 0,91 %, Cuivre: 4,24 %, Manganèse: 0,82 %, Magnésium: 0,51 %) brutes de coulée, ont été
maintenues 15 mn, aux températures respectives de 585 C (billet-te A), 595 C (billette ~), et 605 C (billette C), correspondant à des proportions respectives de phase liquide d'environ 6 %
(billette A), environ 8 % (billette B), environ 13 % (billette C).
Elles ont été introduites, au cours de trois essais ¦ succeæsifs, dans le conteneur préchauffé à 420-450 C de la pres-se de filage de 800 tonnes, et filée~ immédiatement à la vitesse de 8 m/mn 90US forme d'un profilé à section rectangulaire de ; 40 x 3 mm. ~e refroidissement à eau de la filière a été ajusté
de façon que la température du profilé à la sortie de la filière 1 80it de 450 C environ. ~a manipulation des billettes s'est opérée dans les conditions habituelles et le filage s'est effectué
de façon satisfaisante. On a obtenu, pour chaque billette, envi-ron 15 mètres de profilé d'aspect de surface irréprochable. On a mesuré les caractéristiques mécani~ues des profilés sur des échantillons :
- bruts de filage, - revenus 8 h à 175 C, - trempés à l'eau après 2 h de maintien à 505 C puis 8 h ~ ~75 C(état ~6), avec les résultats suivants:
.~ ! ' Billette A/585C Billette ~/595C¦Billette C/605C
E~A~ ~E R A ~ R k ~ R A
hb hb % hb hb % hb hb %
. .. . ... _ . . .
Brut de 22,5 35,4 22,2 24,138,1 24,2 24,8 34,9 23,5 .. _ . . . .. . I
8 h à 175C 31,~ 37,1 12,7 35,440,2 12,7 33,3 37,7 12,9 . . _._._. . I
2 h à 505C
trempe à
(~t~ ) L1,4 46,9 14,8 42,447,113,~ 43,J 4l,6 14,4 ~
Ces caractéristiques, qui sont sensiblement indépendantes de la température de traitement, sonttout à fait sati~faisantes et comparables à celles que l'on obtient sur des produits filés de façon classique.
Exemple 2 Une billette en AU4SG de 10o mm de diametre, et de meme composition que dans l'exemple 1, a été traitée conformément à
l'invention, pendant 15 mn à 572 C, de façon à faire appara~tre environ 4 ~ de phase liquide. On l'a filée en vue d'obtenir une barre ronde de 20 mm de diamètre (soit un rapport de filage de 25), à la vitesse de 3 mètres/minute. ~e niveau moyen de pression sur le corps de presse s'est établi à 150 bars.
~ e même essai, effectué selon le procédé classique de filage à chaud, sur une billette ~on traitée selon l'invention, a demandé une pression de 220 bars, soit supérieure d'environ 50 ~0.
On a obtenu, sur les barres filées, les caractéristiques suivantes:
A
~ - 6 -1g~45783 ~ _. , . ,~ ~. - , .
Filage Classique LE, hb R, hb A %
- Brut de filage18,8 34,8 15,1 - Revenu 8 h à 175 C18,6 31,4 14,9 - ~tat ~6 _ _ 55,6 1Z,2 Filage_selon l'invention ~E, hb R, hb A
- ~rut de filage 572 C 22,1 37,3 14,3 - Revenu 8 h à 175 C23,8 34,2 12,9 - Etat T6 49,8 53,8 10,8 On remarque que, pour la barre filée selon l'invention, un simple revenu de 8 h à 175 C permet d'obtenir des caractéris-- tiques mécaniques supérieures à celles de l'état équivalent en filage classique.
Exemple 3 Deux billettes en AZ5G (base aluminium, zinc = 4,40 %, magnéqium ~,18 ~) de 100 mm de diamètre, ont été filées l'une de façon classique, l'autre après traitement selon l'invention, (30 mn à 620 C de façon à former 4 % de phase liquide).
On a filé une barre ronde de 20 mm de diamètre à la vitesse de 13,2 m/mn.
~a pression nécessaire a éte de 155 bars pour la bil-lette non traitée et de 118 bars pour la billette traitée selon l'invention, soit une diminution de 24 %.
Exemple 4 Deux billettes en AZ5G (composition identique à celle de l'exemple 3) ont été filées avec une filière à pont, en vue d'ob-tenir un profilé tubulaire, de section carrée de 25 x 25 mm et de 2 mm d'épaisseur, l'une non traitée, l'autre traitée selon l'in-vention, pendant 20 mn à 625 C, de façon à former 7 ~ de phase liquide.
1~4S783 ~a pressio~ nécessaire a été de 280 bars pour la billet-te non traitée et de 238 bars pour la billette traitée selon l'in-vention, soit une diminution de 17 %.
Exemple 5 Deux billettes en AU4SG, de même composition et de même dimension que dans l'exemple 1, ont été filées sur une filière à
pont, l'une non traitée, l'autre traitée selon l'invention, 30 mn à 585 C, de façon à former 6 ~ de phase liquide, en vue d'obtenir un profilé tubulaire à section carrée de 25 x 25 mm et de 2 mm d'épaisseur.
Le filage de l'AU4SG, sur filière à pont n'est pas pra-tiqué de façon habituelle. Il a conduit, dans ce cas particulier, à des résultats médiocres, à un mauvais aspect de surface, et a exigé une pression de 290 bars, voisine de la limite autorisée pour la presse de 800 tonnes.
En revanche, le filage de la billette traitée selon l'in-vention a donné d'excellents résultats, et n'a demandé qu'une pres-sion de 210 bars.
~xemple 6 Une billette en AU4SG, de même composition et de mêmes dimensions que dans l'exemple 1 a été traitée, selon l'invention, par maintien de 15 mn à 6Z0 C, de façon à avoir 25 % de phase liquide. Puis on l'a introduite dans le conteneur de la presse de filage. Pour éviter tout risque de déformation, le traitement et le transport de la billette du four de réchauffage à la presse ont été effectués sur un berceau horizontal semi-circulaire.
On a extrudé un profilé de 40 x 3 mm sans aucune diffi-culté, avec une pression qui n'a pas dépasse 220 bar3. ~a presse de 800 t utilisée pour cet essai ne permet pas de filer de l'AU4SG en 40 x 3 mm dans les conditions classiques (billette de 100 mm préchauffée à 420/450 C).
lU45783 ~a mise en oeuvre de l'invention apporte donc, dans ce cas, un a~antage spectaculaire.
Exemple 7 Une billette cylindrique de 100 mm de diamètre et de 300 mm de longueur, en alliage AU4SG a été maintenue 15 mm à 585 C, de façon à former environ 6 % de phase liquide, puis refroidie à
la température ambiante, puis réchauffée à 595 C et introduite sans délai dans le conteneur, préchauffé à 420-450 C, de la pres-se de filage de 800 t, et filée immédiatement à la vitesse de ~0 8m/mn, sou~ forme d'un profilé à section rectangulaire de 40 x
trempe à
(~t~ ) L1,4 46,9 14,8 42,447,113,~ 43,J 4l,6 14,4 ~
Ces caractéristiques, qui sont sensiblement indépendantes de la température de traitement, sonttout à fait sati~faisantes et comparables à celles que l'on obtient sur des produits filés de façon classique.
Exemple 2 Une billette en AU4SG de 10o mm de diametre, et de meme composition que dans l'exemple 1, a été traitée conformément à
l'invention, pendant 15 mn à 572 C, de façon à faire appara~tre environ 4 ~ de phase liquide. On l'a filée en vue d'obtenir une barre ronde de 20 mm de diamètre (soit un rapport de filage de 25), à la vitesse de 3 mètres/minute. ~e niveau moyen de pression sur le corps de presse s'est établi à 150 bars.
~ e même essai, effectué selon le procédé classique de filage à chaud, sur une billette ~on traitée selon l'invention, a demandé une pression de 220 bars, soit supérieure d'environ 50 ~0.
On a obtenu, sur les barres filées, les caractéristiques suivantes:
A
~ - 6 -1g~45783 ~ _. , . ,~ ~. - , .
Filage Classique LE, hb R, hb A %
- Brut de filage18,8 34,8 15,1 - Revenu 8 h à 175 C18,6 31,4 14,9 - ~tat ~6 _ _ 55,6 1Z,2 Filage_selon l'invention ~E, hb R, hb A
- ~rut de filage 572 C 22,1 37,3 14,3 - Revenu 8 h à 175 C23,8 34,2 12,9 - Etat T6 49,8 53,8 10,8 On remarque que, pour la barre filée selon l'invention, un simple revenu de 8 h à 175 C permet d'obtenir des caractéris-- tiques mécaniques supérieures à celles de l'état équivalent en filage classique.
Exemple 3 Deux billettes en AZ5G (base aluminium, zinc = 4,40 %, magnéqium ~,18 ~) de 100 mm de diamètre, ont été filées l'une de façon classique, l'autre après traitement selon l'invention, (30 mn à 620 C de façon à former 4 % de phase liquide).
On a filé une barre ronde de 20 mm de diamètre à la vitesse de 13,2 m/mn.
~a pression nécessaire a éte de 155 bars pour la bil-lette non traitée et de 118 bars pour la billette traitée selon l'invention, soit une diminution de 24 %.
Exemple 4 Deux billettes en AZ5G (composition identique à celle de l'exemple 3) ont été filées avec une filière à pont, en vue d'ob-tenir un profilé tubulaire, de section carrée de 25 x 25 mm et de 2 mm d'épaisseur, l'une non traitée, l'autre traitée selon l'in-vention, pendant 20 mn à 625 C, de façon à former 7 ~ de phase liquide.
1~4S783 ~a pressio~ nécessaire a été de 280 bars pour la billet-te non traitée et de 238 bars pour la billette traitée selon l'in-vention, soit une diminution de 17 %.
Exemple 5 Deux billettes en AU4SG, de même composition et de même dimension que dans l'exemple 1, ont été filées sur une filière à
pont, l'une non traitée, l'autre traitée selon l'invention, 30 mn à 585 C, de façon à former 6 ~ de phase liquide, en vue d'obtenir un profilé tubulaire à section carrée de 25 x 25 mm et de 2 mm d'épaisseur.
Le filage de l'AU4SG, sur filière à pont n'est pas pra-tiqué de façon habituelle. Il a conduit, dans ce cas particulier, à des résultats médiocres, à un mauvais aspect de surface, et a exigé une pression de 290 bars, voisine de la limite autorisée pour la presse de 800 tonnes.
En revanche, le filage de la billette traitée selon l'in-vention a donné d'excellents résultats, et n'a demandé qu'une pres-sion de 210 bars.
~xemple 6 Une billette en AU4SG, de même composition et de mêmes dimensions que dans l'exemple 1 a été traitée, selon l'invention, par maintien de 15 mn à 6Z0 C, de façon à avoir 25 % de phase liquide. Puis on l'a introduite dans le conteneur de la presse de filage. Pour éviter tout risque de déformation, le traitement et le transport de la billette du four de réchauffage à la presse ont été effectués sur un berceau horizontal semi-circulaire.
On a extrudé un profilé de 40 x 3 mm sans aucune diffi-culté, avec une pression qui n'a pas dépasse 220 bar3. ~a presse de 800 t utilisée pour cet essai ne permet pas de filer de l'AU4SG en 40 x 3 mm dans les conditions classiques (billette de 100 mm préchauffée à 420/450 C).
lU45783 ~a mise en oeuvre de l'invention apporte donc, dans ce cas, un a~antage spectaculaire.
Exemple 7 Une billette cylindrique de 100 mm de diamètre et de 300 mm de longueur, en alliage AU4SG a été maintenue 15 mm à 585 C, de façon à former environ 6 % de phase liquide, puis refroidie à
la température ambiante, puis réchauffée à 595 C et introduite sans délai dans le conteneur, préchauffé à 420-450 C, de la pres-se de filage de 800 t, et filée immédiatement à la vitesse de ~0 8m/mn, sou~ forme d'un profilé à section rectangulaire de 40 x
3 mm. ~e refroidissement à eau de la filière a été ajusté de façon que la température du profilé en sortie de filière soit de 450 C environ.
~es résultats de cet essai o~t été les mêmes que dans l~exemple 1 B, ce qui montre ~u'un simple réchauffage à la tempé-rature choisie restitue instantanément, à une billette préalable-ment traitée selon l'invention, puis refroidie, ses propriétés de ; rhéotropie.
;I Exemple 8 On a fabriqué par matriçage une bielle de compresseur en AU4SG, (distance de 100 mm entre les axes de piston et de vilebrequin). Habituellement, la réalisation d'une telle bielle demande une passe d'ébauchage et une passe de finition.
E~ réchauffant le lopin 15 mn à 595 ~, de façon à faire appara~tre 8 % de phase liquide, on a pu obtenir ladite bielle en une seule passe de matriçage, a~ec une pression de 40 bars dans le circuit hydraulique de la presse, au lieu de 100 bars dans les conditions habituelles.
_ g _
~es résultats de cet essai o~t été les mêmes que dans l~exemple 1 B, ce qui montre ~u'un simple réchauffage à la tempé-rature choisie restitue instantanément, à une billette préalable-ment traitée selon l'invention, puis refroidie, ses propriétés de ; rhéotropie.
;I Exemple 8 On a fabriqué par matriçage une bielle de compresseur en AU4SG, (distance de 100 mm entre les axes de piston et de vilebrequin). Habituellement, la réalisation d'une telle bielle demande une passe d'ébauchage et une passe de finition.
E~ réchauffant le lopin 15 mn à 595 ~, de façon à faire appara~tre 8 % de phase liquide, on a pu obtenir ladite bielle en une seule passe de matriçage, a~ec une pression de 40 bars dans le circuit hydraulique de la presse, au lieu de 100 bars dans les conditions habituelles.
_ g _
Claims (8)
1. Procédé de traitement d'alliages métalliques en vue de leur mise en forme à l'état de mélange phases solides - phase liquide conservant la forme solide, caractérisé en ce que l'on porte ledit alliage à une température intermédiaire entre le solidus et le liquidus d'équilibre de façon à amener à l'état liquide une proportion pondérale bien définie dudit alliage inférieure à 40 %, et en ce qu'on le maintient à ladite tempéra-ture pendant une durée comprise entre quelques minutes et quel-ques heures, de façon que la phase dendritique solide ait au moins commencé à évoluer vers une forme globulaire.
2. Procédé de traitement d'alliages métalliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on porte ledit allia-ge à une température intermédiaire entre le solidus et le liqui-dus d'équilibre de façon à amener à l'état liquide une proportion pondérale bien définie dudit alliage inférieure à 35 %, et en ce que l'on maintient à ladite température pendant une durée com-prise entre 5 et 60 minutes, de façon que la phase dendritique solide ait au moins commencé à évoluer vers une forme globulaire.
3. Procédé de traitement d'alliages métalliques, selon la revendication 1, appliqué à des alliages légers à base d'alu-minium.
4. Procédé de traitement d'alliages métalliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage ainsi traité
est refroidi à une température inférieure au solidus d'équilibre, puis ultérieurement réchauffé à une température intermédiaire entre le solidus et le liquidus d'équilibre,correspondant à une proportion pondérale de phase liquide inférieure à 40 %.
est refroidi à une température inférieure au solidus d'équilibre, puis ultérieurement réchauffé à une température intermédiaire entre le solidus et le liquidus d'équilibre,correspondant à une proportion pondérale de phase liquide inférieure à 40 %.
5. Procédé de traitement d'alliages métalliques selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alliage ainsi traite est refroidi à une température inférieure au solidus d'équilibre, puis ultérieurement réchauffé à une température intermédiaire entre le solidus et le liquidus d'équilibre, correspondant à une proportion pondérale de phase liquide inférieure à 35 %.
6. Méthode de fabrication par extrusion de profiles de section quelconque, barres, fils, tubes, caractérisée en ce que l'on introduit un produit en alliages d'aluminium traite conformément au procédé de la revendication 1, à l'état de mélange de phases solides et de phase liquide dans le conteneur d'une presse à filer.
7. Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que la presse à filer est munie de dispositifs de refroidisse-ment de la filière et du produit file.
8. Méthode de mise en forme d'un produit en alliages d'aluminium, caractérisée en ce que l'on soumet ledit produit, traite conformément au procédé de la revendication 1, à un laminage, forgeage, estampage, matriçage ou emboutissage précédé
et/ou suivi d'un traitement thermique.
et/ou suivi d'un traitement thermique.
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