CH643595A5 - Procede de fabrication d'un produit filiforme en alliage d'aluminium durcissable par precipitation. - Google Patents

Description

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication à partir d'un alliage Al-Mg-Si durcissable par précipitation, d'un produit filiforme propre au tréfilage d'un fil conducteur électrique. L'alliage est appelé durcissable par précipitation lorsqu'il comprend des éléments d'alliage qui peuvent sursaturer le réseau cristallin lorsque l'alliage est trempé à partir d'une température à laquelle ces éléments sont en solution dans l'alliage, et qui peuvent précipiter par la suite, en sortant du réseau cristallin, à l'aide d'un traitement thermique de vieillissement à température modérée, produisant ainsi un durcissement par s précipitation, comme bien connu par l'homme du métier. En général, un alliage Al-Mg-Si pour fil conducteur d'électricité a une composition de 0,3 à 0,9 % de magnésium, de 0,25 à 0,75 % de silicium, de 0 à 0,60 % de fer, le restant étant de l'aluminium et des impuretés (c'est-à-dire des éléments en quantité de moins de io 0,05 %).

Pour donner à l'alliage la forme filiforme désirée, cet alliage est en général travaillé à chaud et/ou à froid. Le travail à chaud est la déformation à une température où la structure peut se recristalliser au fur et à mesure qu'elle est déformée, tandis que le travail à froid 15 est le travail en dessous de cette température. Pour le fil conducteur électrique à obtenir finalement, il est également désirable d'obtenir certaines propriétés optimales, c'est-à-dire une grande résistance à la traction, une ductilité acceptable et une grande conductivité. Mais avec les traitements mécaniques et thermiques existants, de telles 20 combinaisons de propriétés ne sont pas toujours compatibles, et les traitements pour obtenir certaines combinaisons ne sont pas toujours simples. Les problèmes sur ce point seront expliqués ici en relation avec la fabrication d'un fil conducteur d'électricité ayant la composition mentionnée ci-dessus, et pour lequel les exigences sont 25 très sévères en ce qui concerne la résistance minimale à la traction en combinaison avec la ductilité et la conductivité, et où il n'y a pas un grand choix dans les procédés de production de fil machine qui peut servir comme matière de départ pour le tréfilage produisant du fil conducteur électrique qui répondra à ces exigences.

30 Un fil d'un tel alliage conducteur d'électricité est conventionnel-lement fabriqué en un certain nombre d'étapes: d'abord, l'alliage est entré, soit après coulée continue dans une roue de coulée, soit en forme de lingot, à une température de travail à chaud d'environ 490°C à 520°C, dans un laminoir, pour produire à la sortie du lami-35 noir un fil machine ayant un diamètre de 5 à 20 mm, par exemple entre 7 et 12 mm. Toutefois, pendant le laminage, l'alliage s'est refroidi jusqu'à 350°C environ. Cela signifie que la plus grande partie du magnésium et du silicium introduits pour effectuer un durcissement par précipitation tout à la fin de la fabrication est déjà precipito tèe prématurément et est perdue pour le durcissement.

Pour cette raison, la deuxième étape dans la fabrication est un traitement de mise en solution après laminage. Dans ce but, des bottes de fil machine sont tenues dans un four pendant un certain nombre d'heures à une température de 500°C à 520°C pour faire 45 rentrer les précipités en solution dans le réseau cristallin. Immédiatement après, les bottes de fil machine, à la température de mise en solution, sont trempées jusqu'à une température inférieure à 260°C, à laquelle la structure reste figée à l'état où les éléments d'alliage en solution restent en solution sursaturée dans le réseau cristalin. Cette 50 température de trempe est en général la température ambiante. Ensuite, ce fil machine est tréfilé à froid, ce qui donne une grande résistance à la traction, mais réduit rapidement la ductilité jusqu'à un niveau inacceptable. Pour cette raison, le fil est soumis, après tréfilage, à un traitement de vieillissement procurant un durcissement ss par précipitation, en tenant le fil pendant quelques heures à une température d'environ 145°C. Cela procure une ductilité à un niveau acceptable, tout en obtenant un gain considérable en résistance à la traction, parce que la perte due au ramollissement de la structure disloquée est largement compensée par le durcissement par precipito tation. C'est la raison pour laquelle les éléments d'alliage devraient rester antant que possible en solution jusqu'à la fin, afin qu'ils puissent participer autant que possible au durcissement par précipitation. De plus, ce traitement de vieillissement, puisqu'il diminue les tensions internes par réarrangement des dislocations en chassant les 65 éléments d'alliage hors du réseau cristallin en sursaturation, est très bénéfique pour améliorer la conductivité qui a diminué pendant la trempe et le tréfilage, par suite de l'augmentation des tensions internes.

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On a essayé de procurer des méthodes plus simples, tout en obtenant d'autres combinaisons, toujours acceptables, de propriétés de l'alliage obtenu. En particulier, ce procédé conventionnel requiert un traitement de mise en solution à température très haute et durant de nombreuses heures, cela constituant un facteur important dans le prix de revient, et, par conséquent, on a essayé d'éliminer ce traitement.Tous ces essais ont pour but commun que le fil machine, à la sortie du laminoir, ait toujours une température suffisamment haute, pour que rien, ou seulement une petite partie des éléments d'alliage, ne soit déjà précipité. Ainsi, le fil machine peut être trempé en continu directement en sortant du laminoir, alors que la plupart des éléments d'alliage sont toujours en solution et peuvent participer au durcissement par précipitation ultérieure. On a ainsi proposé d'utiliser une température très élevée d'entrée dans le laminoir, ou bien une vitesse très élevée de passage à travers le train de laminage, ou un chauffage intermédiaire entre les pas de laminage. Dans le premier cas, l'alliage est trop mou pour le laminage, parce qu'il y a toujours des composés eutectiques liquides entre les grains cristallins; dans le second cas, la vitesse est trop grande pour être appliquée en aval d'une roue de coulée ou tout autre système d'alimentation du laminoir, et dans le troisième cas, le chauffage intermédiaire complique le laminage.

En termes généraux, l'invention a pour but de procurer un procédé de fabrication, à partir d'un alliage Al-Mg-Si durcissable par précipitation, d'un produit filiforme propre au tréfilage d'un fil conducteur électrique qui procure de nouvelles possibilités d'obtenir du fil avec des combinaisons de propriétés qu'on ne peut pas toujours obtenir d'une manière simple à l'aide des procédés existants. Plus en particulier, dans les cas où les propriétés sont obtenues après un laminage à chaud, suivi d'un traitement de mise en solution suivie d'une trempe, et finalement suivi par un tréfilage et un traitement de vieillissement, l'invention a pour but additionnel de procurer une alternative qui n'a besoin d'aucun traitement de mise en solution, plus en particulier dans le cas de la fabrication d'un fil conducteur électrique ayant la composition Al-Mg-Si mentionnée ci-dessus et où, dans certains cas, le traitement de vieillissement peut également être éliminé, parce que l'effet de ce traitement est alors obtenu d'une autre manière.

Dans la technique antérieure mentionnée ci-dessus, peu d'attention était donnée à ce qu'on peut faire avec l'alliage lorsque celui-ci se refroidit après le laminage à chaud, spécialement dans la gamme des températures semi-chaudes. Cette gamme est la gamme entre les températures de travail à chaud, c'est-à-dire les températures où la structure se recristallise au fur et à mesure qu'elle est travaillée, et les températures de trempe, c'est-à-dire les températures où les atomes dans la structure sont suffisament immobilisés pour procurer une structure métallographique inaltérable, à part les phénomènes de vieillissement. Cette gamme sera déterminée en général, puis plus en détail ci-après; mais pour les compositions d'Al-Mg-Si mentionnées ci-dessus pour fil conducteur d'électricité, cette gamme se situe entre 260°C environ et 340°C environ.

Dans la technique antérieure, on traversait cette gamme sous la forme d'une trempe pure, de manière à obtenir un produit ayant des grains recristallisés au fur et à mesure que l'alliage était travaillé à chaud, et ayant un maximum d'éléments d'alliage en condition sursaturée. Dans l'invention toutefois, on porte attention à ce que l'on peut faire à l'intérieur de cette gamme, à savoir un travail mécanique pendant la trempe. Dans l'invention, indépendamment du traitement précédent de l'alliage, on prévoit un refroidissement rapide, à partir d'une température à l'intérieur de la gamme de températures semi-chaudes jusqu'à une température de trempe, refroidissement dans lequel l'alliage est soumis à un travail mécanique. Comme résultat, on obtient maintenant un produit intermédiaire, ayant une structure granulaire spécifique qui se révèle être une bonne structure pour obtenir de bonnes propriétés après tréfilage et, si nécessaire, vieillissement.

En effet, pendant le travail à l'intérieur de ladite gamme, les grains se déforment et prennent une forme allongée, tandis que les dislocations parcourent le grain qui est ainsi subdivisé en un nombre de subgrains qui se différencient les uns des autres par une légère différence d'orientation du réseau cristallin. Cette structure n'est pas détruite au fur et à mesure que l'alliage est travaillé, puisque celui-ci est à une température inférieure à une température de travail à chaud où cela se produit. Puisqu'on utilise un alliage Al-Mg-Si où les éléments d'alliage, utilisés pour le durcissement par précipitation, précipitent pour une partie substantielle, il y a formation de précipités très petits, invisibles au microscope optique, qui viennent de préférence se fixer sur les dislocations. Par conséquent, il est préférable d'utiliser des éléments d'alliage qui sont solubles pour une grande partie, c'est-à-dire pour au moins 5 %, dans l'alliage à la température supérieure de ladite gamme. Cela est le cas pour l'alliage Al-Mg-Si pour fil conducteur d'électricité mentionné ci-dessus.

Il est ensuite important que la structure obtenue ne soit pas détruite par la suite sous l'influence d'un apport excessif de température-temps, c'est-à-dire par une mobilité des atomes pendant une durée trop longue au cours de la fin dudit refroidissement rapide. Par conséquent, ce refroidissement doit être suffisamment rapide pour éviter cela, et telle est la signification d'un refroidissement rapide. Lorsqu'il y a précipitation pendant ce refroidissement, celui-ci sera suffisamment rapide s'il est suffisamment court pour éviter la formation de précipités d'une dimension de plus de 1 n, à part les précipités qui auraient pu se produire avant, par exemple pendant un refroidissement ou travail préliminaire, et qui auraient pu s'accroître par la suite par coalescence, pour dépasser la dimension de 1 fi. Car ces éléments d'alliage en forme de grands précipités sont perdus pour la formation de la structure finale à précipités très petits, formés pendant le travail mécanique à l'intérieur de la gamme des températures semi-chaudes ou dans un vieillessement ultérieur.

Il est clair qu'éviter une coalescence excessive des précipités n'est pas une question de temps ou de température seulement, mais d'une combinaison de temps et de température qui procure suffisamment d'énergie pour obliger les petits précipités à se coaguler. Il est également clair que la dimension de 1 (i n'est pas une limite absolue, mais sert seulement à déterminer un ordre de grandeur.

La gamme des températures semi-chaudes est déterminée par la gamme entre la limite inférieure des températures de travail à chaud et la limite supérieure des températures de trempe. Le travail à chaud est le travail mécanique à une température qui permet à l'alliage, au fur et à mesure qu'il est déformé et se durcit par déformation, de se recristalliser et de s'adoucir à nouveau en vue des déformations subséquentes qui constituent le travail. Pour un alliage déterminé, la gamme des températures utilisables pour le travail à chaud n'est pas strictement limitée. La limite inférieure est imposée par la possibilité de recristallisation intermédiaire suffisante entre les déformations qui empêche un durcissement substantiel par travail mécanique et, pour chaque alliage, cette limite est suffisamment connue par l'homme de métier. Par exemple, pour l'alliage Al-Mg-Si pour fil conducteur électrique de la composition ci-dessus, cette limite inférieure se situe à 340°C environ. D'autre part, une température de trempe pour la structure est une température où la mobilité des atomes est si petite que la structure reste alors pratiquement figée à l'état où elle se trouve: les atomes qui ne sont pas encore chassés hors de la solution dans le réseau cristallin restent alors en solution sursaturée, les précipités restent comme ils sont, et l'état de dislocation des cristaux et leur forme restent tels quels, sans recristallisation. Pour un alliage déterminé, la gamme des températures utilisables comme température de trempe n'est pas strictement limitée. La limite supérieure est imposée par une immobilité suffisante des atomes pour éviter une altération suffisamment rapide et sensible de la structure, à part les phénomènes de vieillissement et, pour chaque alliage, cette limite est suffisamment connue par l'homme du métier. Par exemple, pour l'alliage Al-Mg-Si pour fil conducteur électrique de la composition ci-dessus, cette limite supérieure se situe à 260°C environ.

Comme déjà remarqué, lorsque cette structure est soumise à un travail mécanique à l'intérieur de la gamme des températures semi-

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chaudes, mais prend trop de temps par la suite pour se refroidir jusqu'à une température de trempe, la structure est détruite. Ce temps est toutefois utilisé pour continuer à travailler l'alliage pendant toute la durée dudit refroidissement rapide. Et lorsque la température de trempe est atteinte, la structure peut alors continuer à se refroidir jusqu'à la température ambiante, avec ou sans phénomène de vieillissement. Ainsi, le produit est prêt pour le travail ultérieur à froid, pour lui donner la forme désirée.

La structure spécifique désirée est obtenue pendant l'étape du refroidissement rapide, et à l'intérieur de ladite gamme des températures semi-chaudes. Toutefois, il est préférable que le laminage à l'intérieur de cette gamme puisse débuter avec un maximum possible d'éléments d'alliage en solution, afin que ceux-ci ne soient pas perdus, par précipitation prématurée, tant pour la précipitation pendant ce travail comme expliqué ci-dessus que pour la précipitation lors d'un vieillissement ultérieur. Dans ce but, ledit refroidissement rapide est précédé d'un refroidissement préliminaire à partir d'une température de mise en solution substantielle des éléments d'alliage, c'est-à-dire une température dans une gamme où au moins la moitié des éléments d'alliage qui entrent en ligne de compte pour le durcissement par précipitation est soluble. Pour l'alliage Al-Mg-Si pour fil conducteur électrique de la composition ci-dessus, la limite inférieure pour cette gamme est située à 470°C environ. Ensuite, il est clair que ce refroidissement préliminaire sera suffisamment rapide, parce que, sinon, ces éléments d'alliage précipiteraient avant le début du travail à l'intérieur de ladite gamme de températures semi-chaudes. De préférence, l'alliage est soumis à un travail à chaud pendant ce refroidissement préliminaire.

En général, ce refroidissement préliminaire sera directement précédé d'un travail à chaud initial qui aura de préférence, afin d'avoir un maximum d'éléments d'alliage en solution, comme température de départ une température de mise en solution substantielle des éléments d'alliage, la température restant dans la gamme des températures de mise en solution substantielle des éléments d'alliage.

Comme on désire maintenant obtenir un produit filiforme, les opérations de travail mécanique pendant le travail à chaud initial, le refroidissement préliminaire, et ledit refroidissement rapide jusqu'à une température de trempe peuvent être réalisés par extrusion ou par laminage, bien que le laminage soit préféré. Les trois opérations de travail mécanique peuvent alors prendre la forme d'une opération à l'intérieur d'un même train de laminage à pas multiples, où les unités initiales sont prises pour le laminage à chaud initial, les unités intermédiaires pour le laminage pendant le refroidissement préliminaire, et les unités finales pour le laminage lors dudit refroidissement rapide vers une température de trempe. Dans les imités initiales pour le travail à chaud, un grand refroidissement n'est pas désirable afin de garder un maximum d'éléments d'alliage en solution, et l'on peut même y effectuer un chauffage, tandis que, pour les unités intermédiaires et finales, il est désirable de provoquer un refroidissement rapide pour les raisons évoquées ci-dessus. C'est pour cette raison qu'on peut distinguer deux parties dans le train de laminoir: dans la partie initiale, réservée pour le travail à chaud initial, le refroidissement des unités de laminage est tenu à un minimum, et l'on peut même appliquer un chauffage qui compense le refroidissement naturel, afin de garder la température de l'alliage à une température de mise en solution essentielle des éléments d'alliage; dans la partie finale, réservée pour le refroidissement préliminaire et pour le refroidissement rapide, vers une température de trempe qui suit le refroidissement préliminaire, le refroidissement des unités de laminage est très fort pour que deux étapes de refroidissement soient suffisamment rapides dans le sens donné ci-dessus, c'est-à-dire pour éviter une précipitation excessive qui forme des précipités trop grands et pour obtenir la structure métallographique spécifique sans possibilité de recristallisation. Ainsi, l'on obtient un fil machine ayant une structure métallographique pour le tréfilage ultérieur, suivi, si nécessaire, par un traitement de vieillissement, et cela sans traitement thermique intermédiaire. Le produit qu'on fait passer dans le laminoir peut être un lingot, mais sera de préférence une tige continue qui sort d'une machine de coulée continue. On réduit ainsi à un minimum les pertes de chaleur, et les éléments d'alliage sont en solution pour une majorité prépondérante. Au cas où la tige se refroidit trop au cours du trajet vers le laminoir, elle peut être réchauffée au cours de ce trajet afin de limiter le refroidissement et de garder un maximum d'éléments d'alliage en solution, toutefois sans atteindre la température de fusion, c'est-à-dire la température à laquelle les composés eutectiques dans l'alliage commencent à fondre, ce qui serait mauvais pour le laminage. La tige peut avoir une section de forme circulaire.

L'invention est applicable en particulier pour la fabrication de fil machine pour fil conducteur électrique Al-Mg-Si ayant la composition mentionnée ci-dessus. En suivant la technique antérieure, après coulée continue de l'alliage en forme d'une tige continue qui quitte la roue de coulée à une température où les éléments d'alliage sont toujours en solution, cette tige est envoyée directement et en continu vers l'entrée d'un train de laminoir dans lequel on peut distinguer deux parties. Dans la première partie dégrossisseuse et qui, de préférence, occupe environ la moitié des pas, le refroidissement est réduit au minimum afin d'éviter une précipitation excessive, parce que les précipités formés au début prennent plus de temps pour se conglomérer. Ainsi, la température est gardée à une température de mise en solution substantielle des éléments d'alliage, qui est d'au moins 470°C pour ce genre de compositions. Dans la deuxième partie, le refroidissement est si fort que la température passe directement d'une température de mise en solution substantielle des éléments d'alliage à une température de trempe qui, pour ces compositions, se situe en dessous de 260°C. Ainsi, la température traverse la gamme des températures semi-chaudes, où se forme la structure métallographique indiquée ci-dessus, et continue à se refroidir, toujours sous laminage, jusqu'à atteindre une température de trempe. Le laminage final en dessous de ladite gamme de températures semi-chaudes joue le rôle d'un travail à froid préliminaire au tréfilage, mais le point important est que la structure se refroidit suffisamment vite pour éviter que la structure subgranulaire spécifique ne se détruise. Le fil machine ainsi obtenu, ayant en général un diamètre de 7 à 10 mm, aura alors une bonne structure métallographique pour le tréfilage ultérieur qui donnera des propriétés acceptables, sans la nécessité d'un traitement intermédiaire de mise en solution.

Le refroidissement rapide sur les passes finales sera toutefois un refroidissement à partir d'une température supérieure à 470°C jusqu'à une température inférieure à 260°C, ce qui représente un trempage servant à refroidir l'alliage de plus de 210°C sur les passes finales. Cela représente une vitesse de refroidissement de plus de 50°C/s. L'alliage qu'on fait passer dans le laminoir sera de préférence une tige obtenue par coulée continue, mais il peut également avoir la forme d'un lingot ou toute autre forme, et cette tige peut ainsi, en quittant la roue de coulée et en se dirigeant vers le laminoir, être soumise à un chauffage intermédiaire.

L'invention sera expliquée ci-après à l'aide d'un exemple.

L'alliage utilisé à titre d'exemple est un alliage Al-Mg-Si du type 6201 ayant comme composition: Mg: 0,50 %; Si: 0,46 %; Fe: 0,14 %; Zn: 0,006 %; Cu: 0,004 %; Mn: 0,015 %; Ti: 0,001 %; Y: 0,004 %.

Dans cet alliage, les éléments d'alliage qui précipitent substantiellement dans la zone semi-chaude sont le magnésium et le silicium. Le fer, bien qu'étant présent pour un pourcentage relativement grand, ne joue pas un rôle important, parce que celui-ci se précipite trop facilement après coulée avant d'atteindre la zone semi-chaude.

Quatre spécimens de cet alliage ont été traités. On a fait passer les quatre spécimens, après sortie d'une coulée continue et sous la forme d'une tige d'une épaisseur de 40 mm, dans un laminoir continu à 13 pas, à une température de 500°C environ, d'où ils sortent sous forme de fil machine ayant un diamètre de 9,5 mm. La vitesse de sortie du fil machine du laminoir est de 3 m/s. Toutefois, dans les quatre cas, la réfrigération est différente: pour les trois premiers spécimens, les 6 premiers pas du laminoir reçoivent un débit minimal de liquide de réfrigération, de l'ordre de 5 m3/h, pour que le

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fil quitte le sixième pas à une température de 480°C environ.

Pendant les 7 derniers pas, différents débits de liquide de réfrigération sont appliqués jusqu'à 30 m3/h pour que le fil quitte le laminoir à une température de 140,180 et 250°C respectivement pour les spécimens 1, 2 et 3. Ces fils machine sont alors enroulés comme matière 5 de départ pour le tréfilage à froid et le vieillissement ultérieur. Le quatrième spécimen est un spécimen traité de manière classique: laminage à partir de 500°C environ avec débit égal de liquide de réfrigération sur les différents pas, d'environ 10 m3/h, pour obtenir une température de sortie du fil machine d'environ 350°C. Ce fil, après 10 enroulement, est alors soumis à un traitement de mise en solution dans un four à 530°C pendant 10 h et ensuite trempé rapidement jusqu'à température ambiante pour produire le spécimen 4, également d'un diamètre de 9,5 mm.

Ces quatre fils sont ensuite tréfilés, sans traitement thermique in- 15 termédiaire, jusqu'à obtenir un fil de 3,05 mm environ et ensuite soumis à un vieilissement à 145°C allant jusqu'à 10 h.

Dans les résultats donnés aux tableaux I et II, les mesures indiquées WR sont les mesures effectuées sur le fil machine avant tréfilage, les mesures AD sont les mesures effectuées sur le fil après tréfi- 20 läge et avant vieillissement, et les mesures Al, A3 à AIO signifient les mesures effectuées sur le fil tréfilé après vieillissement après 1, 3 à 10 h, afin de suivre l'effet du vieillissement.

Dans le tableau I, le spécimen 1 est celui qui se rapproche le plus du spécimen 4 suivant les procédés classiques. Mais ce qui est impor- 25

tant, c'est que, premièrement, les normes ESE 78 (R>33 et A >4) sont atteintes sans le traitement coûteux de mise en solution.

Ensuite, on peut constater que, pour le spécimen 2, le vieillissement n'apporte plus aucun changement aux propriétés mécaniques, si bien qu'on peut l'éliminer. Cela est dû à un effet de vieillissement dans la structure subgranulaire pendant le refroidissement ultérieur sur la bobine pour atteindre la température ambiante, si bien qu'un vieillissement ultérieur n'est plus nécessaire. L'avantage est qu'un tel fil machine, après le laminage et en attente pendant parfois des semaines avant d'être tréfilé, n'est plus susceptible au vieillissement naturel, de sorte que les propriétés ne s'altèrent plus entre la fabrication et la livraison, et cela élimine parfois la nécessité d'opérer un vieillissement intermédiaire sur le fil machine. Finalement, en regardant le tableau II, on constate que la conductivité est meilleure d'environ 5 %, ce qui permet à l'utilisateur du fil conducteur d'épargner 5 % de matériel.

Toujours en regardant le tableau II, on pourra constater que le spécimen 3 est nettement le meilleur en ce qui concerne la conductivité. Si la résistance à la traction a moins d'importance, on peut donc régler le procédé pour obtenir un tel produit. Pour ce spécimen 3, la trempe dans la deuxième partie du laminoir a été moins rapide, et la structure subgranulaire a pu se détruire pour une petite partie et les précipités s'agglomérer un peu plus, ce qui explique les caractéristiques mécaniques inférieures et la bonne conductivité.

Tableau I

Résistance à la traction (kg/mm2) et allongement (%) ( respectivement Ret A)

Spécimen

WR

AD

Al

A3

A5

A7

A9

AIO

1

23,31-5

30,79 - 4

31,64-5

33,48 - 6,8

34,58 - 7

34,74 - 6,5

35,24 - 6,75

35,15-6,75

2

28,26 - 7

34,98 - 4

34,00 - 4,8

33,82 - 5

34,02 - 5

33,63 - 5

33,41 - 5

33,45 - 4,75

3

26,52 - 6

30,52-4,5

29,59 - 4,8

29,17-4,8

29,11-5,25

28,65 - 4,75

28,39 - 4,25

28,38 - 4,25

4

17,51-21

28,75 - 4,5

31,26-7,5

32,51 - 8,5

33,07 - 7,75

33,34-8

34,24 - 8,75

34,11-8

Tableau II Résistivité (Qm x 10~9)

Spécimen

WR

AD

Al

A3

A5

A7

A9

AIO

1

32,89

33,09

32,66

32,19

32,00

31,71

31,63

31,42

2

31,20

32,23

31,07

30,88

30,77

30,39

30,34

30,42

3

31,44

29,95

29,85

29,78

29,78

29,50

29,66

29,50

4

33,36

33,56

32,98

32,62

32,19

32,19

32,04

32,01

Pour le spécimen 1, la trempe dans la deuxième partie a été très rapide. Ici, seulement une partie des éléments d'alliage a pu précipiter de la manière désirée, mais une autre partie est restée en sursaturation. C'est la raison pour laquelle ces spécimens sont encore sensi- 55 bles au vieillissement. Us profitent donc, en partie, des avantages de la méthode classique et, en partie, des avantages de la structure de l'invention, ce qui donne une très bonne combinaison des caractéristiques mécaniques et électriques, nécessitant bien un vieillissement,

mais toujours sans aucune mise en solution coûteuse. 60

La méthode suivant l'invention, qui englobe donc les traitements des spécimens 1 et 3, donne donc un moyen de contrôle pour obtenir différents types de combinaisons de propriétés, suivant l'application désirée, électriques ou non. La température préférée de sortie du laminoir est entre 140°C et 200°C. 65

En considérant toujours les spécimens 1 et 2, il a été remarqué ci-dessus que le spécimen 1, qui a été travaillé pendant une trempe jusqu'à 140°C, restait toujours sursaturé pour une partie. Après tréfilage, le traitement thermique de vieillissement à 145°C pendant 10 h montre clairement l'effet de la précipitation des éléments d'alliage en sursaturation. L'effet du vieillissement peut cependant être obtenu plus rapidement en remplaçant le tréfilage suivi du traitement thermique de vieillissement par un tréfilage à la température du traitement de vieillissement, entre 135°C et 155°C. L'effet du traitement mécanique pendant le temps où le fil est à la température de vieillissement est tel que le vieillissement s'effectue beaucoup plus rapidement et est complété à la fin du refroidissement après tréfilage. Cela permet donc également d'éliminer le traitement de longue durée qu'est le traitement thermique de vieillissement.

Dans le spécimen 2, toutefois, qui a été travaillé sous trempe jusqu'à 180°C, les éléments d'alliage ont pratiquement tous été précipités dans la structure subgranulaire pendant ce travail, et aussi pendant le refroidissement subséquent, par un effet de vieillissement, lorsque le spécimen continue à se refroidir lentement sur la bobine jusqu'à la température ambiante. Lorsque ce spécimen est tréfilé à

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froid par la suite, le traitement thermique de vieillissement subséquent ne montre plus aucun effet de vieillissement, parce que les précipités se sont ancrés dans la structure. Un vieillissement plus poussé est possible toutefois, lorsque celui-ci est désirable pour obtenir une meilleure ductilité ou conductivité, en tréfilant ensuite à la tempéra- 5 ture de traitement de vieillissement, comme pour le spécimen 1 ci-dessus.

Il est également possible d'obtenir une alternative du spécimen 2, toujours travaillé sous trempe jusqu'à 180°C, mais qui, en sortant du laminoir, est rapidement refroidi jusqu'à une température inférieure 10 à 100°C, au lieu d'être refroidi lentement sur la bobine jusqu'à cette température. Ainsi, on évite l'effet de vieillissement pendant le refroidissement lent sur la bobine, et l'on obtient un vieillissement moins poussé. Un tel état moins avancé peut,* bien entendu, être également obtenu par un travail sous trempe jusqu'à une température 15 supérieure à 180°C, mais en refroidissant plus rapidement par la suite, puisque l'état plus ou moins poussé du vieillissement est une question de mobilité des atomes (c'est-à-dire de la température) et du temps donné aux atomes pour se mouvoir. Quand on soumet un tel spécimen, en un état de vieillissement moins avancé, à un tréfilage 20 à température de traitement de vieillissement, on obtient une continuation du processus de vieillissement, mais jusqu'à un état moins avancé que pour le spécimen 2 ci-dessus.

On peut ainsi conclure qu'un tréfilage subséquent, à la tempéra- 25 ture du traitement de vieillissement, de préférence entre 140°C et 150°C, avec ou sans trempe à la sortie du laminoir jusqu'à 100°C environ, procure des possibilités additionnelles pour modifier les combinaisons des propriétés de l'alliage si on le désire.

Comme déjà mentionné, la température de l'alliage Al-Mg-Si des 30 compositions ci-dessus, au début et pendant le travail ou laminage à

chaud initial, sera une température de mise en solution des éléments d'alliage, qui pour lesdites compositions est donc supérieure à 470°C, bien que cette température ne soit pas une limite absolue et dépende de la composition exacte. A titre d'exemple, pour différentes compositions, une dissolution complète ou homogénéisation est obtenue aux températures suivantes: pour 0,6 % Mg et 0,6 % Si: 520°C; pour 0,6 % Mg et 0,4 % Si: 500°C; pour 0,4 % Mg et 0,6 % Si: 490°C; pour 0,4 % Mg et 0,4 % Si: 470°C. C'est-à-dire qu'en faisant passer la tige chaude à une température entre 500° C et 530°C, la plus grande partie des éléments d'alliage Mg et Si se trouve toujours en solution, sans danger de fusion de la tige à l'entrée. En effet, la température d'entrée ne sera pas supérieure à 550°C, parce que les composés eutectiques Al-Mg2-Si et Al-Si-Mg2Si ne se solidifient qu'à 585°C et 550°C respectivement.

Le fil machine, après sortie du laminoir, a en général la forme d'une barre laminée, ayant en général un diamètre de 7 à 10 mm, et possède une structure métallographique ayant des grains allongés, obtenus par laminage et divisés en subgrains, dont les limites sont formées par les dislocations mentionnées ci-dessus. Lorsqu'on utilise des éléments d'alliage pour obtenir une précipitation, ces éléments sont présentés dans l'alliage sous la forme d'au moins quelque 20, 30, 40 ou 50 % de précipités très petits, invisibles au microscope optique ou plus petits que 1 (i, puisque les précipités plus grands sont perdus pour une amélioration des propriétés.

Le laminage ne doit non plus être nécessairement un laminage en continu après coulée continue. On peut, par exemple, utiliser un laminage qui débute avec un dégrossissage de billettes ou wirebars où les tiges formées par le dégrossissage sont alors soudées l'une à l'autre bout à bout au fur et à mesure qu'elles sortent du train de dégrossissage, et cette tige soudée peut alors être entrée en continu dans un train de laminoir continu.

R

Claims (14)

643 595

1. Procédé de fabrication, à partir d'un alliage Al-Mg-Si durcis-sable par précipitation, d'un produit filiforme propre au tréfilage d'un fil conducteur électrique, caractérisé en ce que ledit alliage est soumis à un refroidissement préliminaire rapide à partir d'une température supérieure à 470°C jusqu'à une température dans la gamme de 260°C à 340°C, et immédiatement après est soumis à un refroidissement rapide jusqu'à une température en dessous de 260°C tandis qu'il est laminé.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit alliage est soumis à un travail mécanique lors du refroidissement préliminaire.

2

REVENDICATIONS

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, immédiatement avant ledit refroidissement préliminaire, l'alliage est soumis à un travail à chaud initial à une température supérieure à 470°C.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit travail à chaud initial, ledit travail mécanique lors du refroidissement préliminaire et le laminage pendant ledit refroidissement rapide jusqu'à une température en dessous de 260°C sont effectués par laminage dans un même train de laminage en continu, dans lequel se distinguent deux parties: une première partie initiale, dans laquelle le refroidissement est insuffisant pour que la température de l'alliage descende en dessous de 470°C, et une deuxième partie finale, dans laquelle l'alliage est rapidement refroidi jusqu'à une température en dessous de 260°C.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit travail à chaud initial est précédé d'une coulée continue de l'alliage en forme de tige qui est dirigée vers l'entrée du train de laminage en continu à une température supérieure à 470°C.

6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite tige, en parcourant le chemin entre la coulée et le laminage, est réchauffée sans atteindre la température de fusion.

7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la tige, en parcourant le chemin entre la coulée et le laminage, est à une température entre 500°C et 530°C.

8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que subséquemment et sans traitement thermique intermédiaire, l'alliage est tréfilé à froid.

9. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium comprend de 0,3 à 0,9 % de magnésium, de 0,25 à 0,75 % de silicium, le restant étant de l'aluminium et des impuretés.

10. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium comprend de 0,3 à 0,9 % de magnésium, de 0,25 à 0,75 % de silicium et une quantité de fer maximale de 0,60 %, le restant étant de l'aluminium et des impuretés.

11. Procédé suivant l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'alliage à la sortie du laminoir est d'au moins 140°C et pas plus que 200°C.

12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'alliage, après sortie du laminoir, est tréfilé à une température entre 135°Cetl55°C.

13. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'alliage, lors de la sortie du laminoir, est immédiatement trempé jusqu'à une température inférieure à 100°C.

14. Produit obtenu par un procédé suivant l'une des revendications précédentes.