EP0173632B1 - Alliage d'aluminium type A-SG à haute résistance pour produits filés ou matricés - Google Patents

Alliage d'aluminium type A-SG à haute résistance pour produits filés ou matricés Download PDF

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EP0173632B1
EP0173632B1 EP85420135A EP85420135A EP0173632B1 EP 0173632 B1 EP0173632 B1 EP 0173632B1 EP 85420135 A EP85420135 A EP 85420135A EP 85420135 A EP85420135 A EP 85420135A EP 0173632 B1 EP0173632 B1 EP 0173632B1
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Jean-Yves Lacroix
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Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium

Definitions

  • the invention relates to an aluminum-based alloy containing Si and Mg as main alloying elements, having high mechanical characteristics and intended mainly for the manufacture of spun or die-formed products.
  • the known alloys of this type are alloys 6082 or X6013, according to the designations of the Aluminum Association, treated in state T6, the analyzes of which (% by weight) and the typical mechanical characteristics are as follows:
  • the latter element is advantageously between 0.3 and 0.6%.
  • the production range must be such that the structure of the product is almost entirely non-recrystallized.
  • the hot transformation temperature is maintained above 450 ° C.
  • a restorative annealing in a temperature range between 250 and 280 ° C for periods ranging from 1 to 10 hours approximately .
  • the billets are intended for spinning, it is preferable to make them undergo a homogenization between 500 and 580 ° C. for durations going from 3h to 10h in order to improve their aptitude for this hot transformation.
  • FIG. 1 representing the stamped part of Examples 2 and 3 on which the dimensions in mm appear.
  • the known alloys 6082 and X6013, as well as alloys 2 to 4 according to the invention, were produced in semi-continuous casting in the form of 0 120 mm billets, homogenized 24 h at 530 ° C., peeled at 0 96 mm, spun live at 470 ° C approx. in flats 60 x 10 mm, these then being dissolved at 540 ° C for 2 hours, soaked in cold water and returned to 175 ° C for 8 hours.
  • alloys according to the invention achieve the desired characteristics, while the known alloys 6082 and X6013 do not achieve them.
  • Alloy n ° 3 of Example 1 was cast in ⁇ 240 mm billets, homogenized at 530 ° C for 24 h, peeled at 0 220 mm, spun live at 400 ° C in round bars 0 50 mm; a piece was restored to 270 ° C for 4 hours, then stamped at 480 ° C into a part shown in Figure 1 (dimensions in mm). This was dissolved at 540 ° C - 2h, quenched in cold water and returned to 175 ° C - 8h.
  • the products are mainly intended for spinning in the form of bars or profiles for example, and for stamping, but it is not excluded to laminate them in sheets, strips or to draw them, provided that these operations are carried out so as not to induce a motable crystallization.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • L'invention concerne un alliage à base d'aluminium contenant du Si et du Mg comme éléments d'alliage principaux, possédant des caractéristiques mécaniques élevées et destiné principalement à la fabrication des produits filés ou matricés.
  • Les alliages connus de ce type sont les alliages 6082 ou X6013, selon les désignations de l'Aluminium Association, traités à l'état T6 dont les analyses (% en poids) et les caractéristiques mécaniques types sont les suivantes:
    Figure imgb0001
  • L'évolution des techniques exige une amélioration constante des performances des matériaux et l'invention répond à un besoin de matériaux type A-SG dont les caractéristiques mécaniques sont les suivantes:
    • Rp 0,2 > 380 MPa
    • Rm > 420 MPa
    • A%(5,65√S)≥ 10%
  • Les alliages suivant l'invention permettent d'atteindre les objectifs ci-dessus, dans les conditions suivantes:
    • - les produits doivent présenter l'analyse suivante (% en poids)
      • 0.9 ≤ Si < 1,2
      • 0,7 ≤ Mg < 1,1
      • 0,30 ≤ Cu < 1,1
      • 0,25 < Mn < 0,75
      • 0,07 < Zr < 0,20
      • 0,10 ≤ Zn ≤ 0,70
      • Fe ≤ 0,30
      • Autres < 0,05 chacun
      • < 0,15 total
      • Reste AI
  • Au-dessous des valeurs minimales, les caractéristiques de résistance (Rp 0,2 - Rm) ne sont pas tenues; au-dessus des valeurs maximales, la caractéristique de ductilité (A%) n'est pas tenue. La tenue à la corrosion et l'aptitude au soudage se dégradent en dehors de cette plage de composition.
  • Cependant, les éléments sont compris de préférence individuellement ou en combinaison, dans les limites suivantes:
    • 1,0 < Si < 1,15; 0,8 < Mg < 1,0; 0,8 < Cu < 1,0;
    • 0,5 < Mn < 0,7; 0,08 < Zr ≤ 0,12; 0,20 < Zn < 0,70
  • Ce dernier élément est avantageusement compris entre 0, 3 et 0, 6%.
  • La gamme de fabrication doit être telle que la structure du produit est pratiquement entièrement non recristallisée.
  • Ceci est obtenu grâce au procédé décrit ci-après:
    • La gamme de fabrication de tels produits comporte principalement la coulée de billettes ou de plateaux, une homogénéisation éventuelle de ceux-ci, la transformation à chaud, les produits ainsi obtenus subissant ensuite les opérations classiques de traitements thermiques de mise en solution, trempe à l'eau et revenu des alliages de cette famille (état T6). Cependant, dans certains cas, il est possible que des produits coulés soient matricés directement.
  • Pour obtenir une structure essentiellement non recristallisée, il est préférable que la température de transformation à chaud soit maintenue au-dessus de 450°C. De plus, lorsque le produit subit plusieurs opérations de transformation à chaud, il est préférable d'intercaler entre celles-ci, un recuit de restauration dans un domaine de température compris entre 250 et 280°C pendant des durées allant de 1 à 10h environ. Lorsque les billettes sont destinées au filage, il est préférable de leur faire subir une homogénéisation entre 500 et 580°C pendant des durées allant de 3h à 10h afin d'améliorer leur aptitude à cette transformation à chaud.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, illustrés par la figure 1, représentant la pièce matricée des exemples 2 et 3 sur laquelle figurent les cotes en mm.
    • Exemple 1
  • Les alliages connus 6082 et X6013, ainsi que les alliages n° 2 à 4 selon l'invention, ont été élaborés en coulée semi-continue sous forme de billettes 0 120 mm, homogénéisées 24h à 530°C, écroûtées à 0 96 mm, filées en direct à 470°C env. en méplats
    Figure imgb0002
    60 x 10 mm, ceux-ci étant ensuite mis en solution à 540°C pendant 2h, trempés à l'eau froide et revenus à 175° C pendant 8h.
  • Les analyses sont reportées au Tableau 1 et les caractéristiques mécaniques de traction (sens long) - moyenne de 3 essais - sont reportées au Tableau I1.
  • On peut constater que les alliages selon l'invention atteignent les caractéristiques désirées, alors que les alliages connus 6082 et X6013 ne les atteignent pas.
    • Exemple 2
  • L' alliage n° 3 de l'exemple 1 a été coulé en billettes Ø 240 mm, homogénéisées à 530° C pendant 24h, écroûtées à 0 220 mm, filées en direct à 400°C en barres rondes 0 50 mm; un lopin a été restauré à 270°C pendant 4h, puis matricé à 480°C en une pièce représentée à la figure 1 (cotes en mm). Celle-ci a été mise en solution à 540° C - 2h, trempée à l'eau froide et revenue à 175° C - 8h.
  • Les caractéristiques mécaniques obtenues sur cette pièce (moyenne de 3 essais) sont les suivantes:
    • Rp 0,2 - 392 MPa
    • Rm - 433 MPa
    • A% - 10,5
  • Comme indiqué, les produits sont principalement destinés au filage sous forme de barres ou de profilés par exemple, et au matriçage, mais il n'est pas exclu de les laminer en tôles, bandes ou de les tréfiler, pourvu que ces opérations soient conduites de manière à ne pas induire une cristallisation motable.
    • Exemple 3
  • L'alliage suivant l'invention:
    • Fe = 0,20% Si = 1,20% Cu = 0,79% Mn = 0,62% Mg = 0,95% Zn = 0,57%
    • et l'alliage 6082
    • Fe = 0,19% Si = 1,12% Mn = 0,86% Mg = 0,98%
    • ont été coulés en billettes 0 380 mm. Celles-ci ont été homogénéisées à 510°C pendant 10h, écroûtées à 0 360 mm, filées en direct à 485°C en barres rondes 0 60 mm. Un lopin de chaque alliage a été restauré à 280°C pendant 5h, puis matricé à 500° C en une pièce représentée à la figure 1.
  • Les caractéristiques mécaniques obtenues sur ces pièces (moyenne de 3 essais) sont les suivantes:
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005

Claims (10)

1. Produit filé, matricé ou éventuellement laminé en alliage d'Al caractérisé par la composition suivante (% en poids):
0,9 à 1,2% Si
0.7 à 1,1% Mg
0,25 à 0,75% Mn
0,30 à 1,1% Cu
0,07 à 0,20% Zr
0,10 à 0,70% Zn
et éventuellement
jusqu'à 0,30% Fe
reste: AI et impuretés inévitables (chacune < 0,05%, total < 0,15%) et en ce que sa structure est essentiellement non recristallisée.
2. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient de 1,0 à 1,15% Si.
3. Produit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il contient de 0,8 à 1,0% Mg.
4. Produit selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient de 0,8 à 1% Cu.
5. Produit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il contient de 0,20 à 0, 70% Zn et de préférence entre 0,3 et 0,6%.
6. Produit selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient de 0,5 à 0,7 Mn.
7. Produit selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il contient 0,08 à 0,12% Zr.
8. Procédé d'obtention d'un produit selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant la coulée de billettes ou plaques, une homogénéisation éventuelle, des transformations à chaud et les traitements thermiques classiques de mise en solution, trempe et revenu du produit, caractérisé en ce que les transformations à chaud sont effectuées au-dessus de 450° C.
9. Procédé selon la revendication 8 comprenant au moins la coulée de billettes, ou de plaques, une homogénéisation éventuelle, des transformations à chaud, caractérisé en ce que, entre les diverses transformations à chaud, on pratique un recuit de restauration, à 250-280°C pendant 1 à 10h environ.
10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'homogénéisation avant filage est effectuée entre 500 et 580°C, pendant des durées allant de 3h à 10h.
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