CH671237A5 - - Google Patents

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CH671237A5
CH671237A5 CH2808/87A CH280887A CH671237A5 CH 671237 A5 CH671237 A5 CH 671237A5 CH 2808/87 A CH2808/87 A CH 2808/87A CH 280887 A CH280887 A CH 280887A CH 671237 A5 CH671237 A5 CH 671237A5
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CH
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alloy
hollow bodies
mpa
good
bottles
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CH2808/87A
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Philippe Meyer
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Gerzat Metallurg
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Description

DESCRIPTION
L'invention se rapporte à un alliage d'Al pour corps creux sous pression contenant du Zn, Cu, Mg comme éléments d'alliage principaux (série 7000 selon les désignations de l'Aluminium Association) et destiné, en particulier, à la fabrication des bouteilles métalliques pour gaz sous pression.
Jusqu'ici aucun des alliages d'Al connus, à haute résistance, n'a pu satisfaire de manière sûre et reproductible les exigences techniques sévères correspondant à cette dernière application et qui sont les suivantes:
— Caractéristiques mécaniques (sens long) : Rp 0,2 > 370 MPa
Rm ïj 460 MPa A% > 12%
— Tenue à la corrosion sous tension, sous 75% de R0,2 garanti,
soit 280 MPa, durée supérieure à 30 jours en immersion-émersion alternée 10 min/50 min dans une solution aqueuse à 3,5% NaCl à température ambiante sur éprouvette en C dans les conditions de la norme ASTM G-38-73 (réapprouvée en 1984).
— Déchirure ductile du corps creux de forme cylindrique à la suite d'nne épreuve d'éclatement hydraulique à l'eau; la déchirure doit être:
— longitudinale dans sa plus grande partie (parallèle aux génératrices);
— ne pas être ramifiée.
— Ne pas s'étendre de plus de 90° de part et d'autre de la partie principale de la déchirure.
— Ne pas s'étendre dans une partie du corps dont l'épaisseur dépasse 1,5 fois l'épaisseur maximale mesurée au milieu du corps.
On a tenté de résoudre ce problème par utilisation d'un alliage type 7475 (selon la nomenclature de l'Aluminium Association), mais cet alliage s'est révélé non fiable lors d'essais industriels étendus (voir FR-A-2 510231), et ce malgré son niveau de ténacité très élevée, sa bonne résistance mécanique et sa remarquable tenue à la corrosion sous tension à l'état T73.
Ce problème difficile est résolu selon l'invention par l'utilisation d'un alliage de composition suivante (en poids %):
Les alliages selon l'invention sont coulables par les procédés classiques, tels que la coulée semi-continue, et les caractéristiques exigées sur les bouteilles sont respectées.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, s illustrés par les fig. 1 et 2.
La fig. 1 représente le compromis limite élastique-ténacité (KIC sens travers court) d'alliages d'Al à haute résistance connus et résistant à la corrosion sous tension.
La fig. 2 représente les résultats des caractéristiques charge de io rupture (Rm)-longueur de fissure lors des essais d'éclatement sur bouteilles pour divers alliages.
Exemple 1 (hors invention — fig. 1):
Des alliages 7475, dont les compositions chimiques sont repor-15 tées au tableau I, ont été élaborés et transformés en bouteilles de 6 litres suivant la gamme de fabrication rapportée ci-après:
Coulée de billettes 0 164,5 mm en semi-continu Sciage des lopins Réchauffage des lopins Filage inverse d'étuis Etirages à chaud et à froid Usinage du fond
Mise à longueur Ogivage à chaud Perçage du goulot et usinage Décapage Mise en solution Trempe à l'eau froide Revenu type T73
30
35
Les résultats d'essais de traction sens long (moyenne de 6 éprou-vettes x 2 bouteilles), de corrosion sous tension (1 bouteille) et d'éclatement hydraulique (3 bouteilles) sont reportés au tableau II.
On peut constater le comportement instable de cet alliage, en particulier en ce qui concerne l'aspect de la déchirure.
Cette composition ne convient donc pas à une production industrielle fiable, malgré son bon compromis ténacité-résistance mécanique.
Exemple 2:
On a coulé en billettes 7 alliages dont les compositions sont reportées au tableau III; celles-ci ont été transformées en bouteilles de 6 litres (hauteur totale: 565 mm; 0 extérieur: 152 mm; 0 intérieur: 127 mm) selon la gamme de fabrication analogue à celle de l'exemple 1, sauf en ce qui concerne le revenu. Deux des alliages (repérés 1 et 14) sont conformes à l'invention, les autres sont hors invention.
Trois revenus ont été pratiqués:
Rt: 6 h R2: 6h R3:6h
105° C + 5 h 30 105° C + 9 h 105° C + 24 h
177° C (surrevenu peu poussé) 177° C (fortement surrevenu) 177° C (très fortement surrevenu, dans un cas)
6,25 < Zn
< 8,0
Mn < 0,20
1,2 <Mg
<2,2
Zr < 0,05
1,7 s: Cu
<2,8
Ti < 0,05
0,15 < Cr
< 0,28
Autres chacun < 0,05
Fe
< 0,20
Autres total <0,15
Si + Fe
<0,40
Reste Al
Les teneurs sont tenues, de préférence, dans le domaine suivant, individuellement ou en combinaison: Zn 5s 6,75, Mg < 1,95, Fe < 0,12, Fe + Si < 0,25, Mn < 0,10.
50 Les résultats d'essais de caractéristiques mécaniques (sens long) et des essais d'éclatement sont reportés au tableau IV. On peut constater que seules les compositions selon l'invention permettent de satisfaire toutes les exigences techniques.
Les coulées repères 1 et 14 ont également une bonne tenue à la 55 corrosion sous tension (non-rupture en 30 jours dans les conditions indiquées).
Les longueurs moyennes des fissures développées sur les 3 bouteilles d'essai par cas sont reportées au tableau V.
La fig. 2 fait apparaître que seuls les alliages selon l'invention 60 permettent de respecter l'ensemble des critères imposés.
La zone I correspond à un comportement acceptable à l'éclatement avec des caractéristiques mécaniques suffisantes.
La zone II correspond à des caractéristiques mécaniques suffisantes, mais à un mauvais comportement à l'éclatement. 65 La zone III correspond à des caractéristiques mécaniques insuffisantes et à un bon comportement à l'éclatement.
La zone IV correspond à des caractéristiques mécaniques insuffisantes et à un mauvais comportement à l'éclatement.
Tableau I— Composition du 7475 ('%> en poids)
671 237
Tableau III— Compositions chimiques (% en poids)
Fe
Si
Cu
Mg
Zn
Cr
Remarques
A B C D
0,10 0,11 0,11 0,10
0,06 0,06 0,05 0,06
1,45
1.43
1.44 1,44
2,20 2,16 2,20 2,20
5,60 5,40 5,40 5,56
0,20 0,22 0,21 0,20
répétitions
E
0,05
0,03
1,32
2,36
5,70
0,21
base plus pure
Tableau II— Résultats d'essais du 7475 T73
Repère
R0,2
Rm
A%
Aspect Eclatement
Pression d'éclatement (MPa)
CST* 280 MPa
A
392
462
14,1
bon bon bon
87
86
87
NR à 30 j
B
386
460
14,3
mauvais mauvais mauvais
87,2 87,2 86
NR à 30 j
C
395
464
15,0
mauvais bon mauvais
87,6
88
88
NR à 30 j
D
396
464
14,1
bon mauvais bon
1 88 88 88
NR à 30 j
E
411
480
15,2
bon bon mauvais
89,2
90
89
NR à 30 j
Repère *
Cu
Mg
Zn
Fe
Si
Cr
Ti
1 (a)
1,70
1,75
7,00
0,04
0,04
0,20
< 0,02
14 (a)
2,40
1,85
7,00
0,04
0,03
0,20
0,02
2 (b)
1,20
1,35
6,00
0,03
0,04
0,20
0,02
3 (7475) (b)
1,30
2,50
6,00
0,04
0,03
0,21
0,02
9 (7050) (b) (au Cr)
2,25
2,35
6,10
0,05
0,03
0,19
0,02
10 (b)
2,20
1,10
8,00
0,03
0,03
0,20
< 0,02
H (b)
2,20
2,40
8,00
0,05
0,04
0,10
0,02
■ (a) selon l'invention (b) hors invention
Tableau V — Longueurs moyennes de fissures ( en mm)
* CST = corrosion sous tension NR = non-rupture
Coulées repère
Revenu R!
Revenu R2
Revenu R3
Selon
1
470
400
l'invention
14
510
421
2
418
335
3
1330
876
Hors invention
9
^ 1500
778
10
390
342
11
1182
667
562
Tableau IV— Caractèrisation des bouteilles
Repères
6 h
105° + 5 h 30 177°
6 h
105° + 9
h 177°
6 h
105° + 24 h 177
0
Rm
R0,2
A%
E*
Rm
R0,2
A%
E*
Rm
R0,2
A%
E*
(MPa)
(MPa)
(MPa)
(MPa)
(MPa)
(MPa)
l(a)
504
466
14,8
B
460
395
16,7
B
14 (a)
530
480
14,3
B
479
403
15,4
B
2 (b)
458
415
15,6
B
420
•353
16,0
B
3 (b)
538
500
13,6
M
508
458
14,5
M
9 (b)
581
544
13,6
M
532
478
14,7
M
10 (b)
442
406
15,5
B
411
342
16,1
B
H (b)
570
525
13,5
M
525
462
14,7
M
462
400
15
**
* Eclatements (3 bouteilles): B = bon; M = mauvais
** Dans ce cas: deux bonnes déchirures et une mauvaise
(a) selon l'invention
(b) hors invention
R
1 feuille dessins

Claims (5)

671237 REVENDICATIONS
1. Alliage d'Ai pour corps creux sous pression, coulable par coulée semi-continue, caractérisé en ce qu'il contient, en poids % :
6,25 < Zn < 8,0 1,2 < Mg < 2,2 1,7 < Cu < 2,8 0,15 < Cr < 0,28 Fe < 0,20 Si + Fe < 0,40
Mn < 0,20 Zr =5 0,05 Ti < 0,05 Autres chacun < 0,05 Autres total < 0,15 Reste Al
2. Alliage d'Al selon la revendication 1, caractérisé en ce que Mg < 1,95.
3. Alliage d'Al selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que Zn Js 6,75.
4. Alliage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Fe < 0,12% et Fe + Si < 0,25%.
5. Alliage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que Mn < 0,10%.
CH2808/87A 1986-07-24 1987-07-23 CH671237A5 (fr)

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