EP0375572B1 - Alliage d'aluminium pour emboutissage , contenant du silicium, du magnésium et du cuivre - Google Patents
Alliage d'aluminium pour emboutissage , contenant du silicium, du magnésium et du cuivre Download PDFInfo
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- EP0375572B1 EP0375572B1 EP89420499A EP89420499A EP0375572B1 EP 0375572 B1 EP0375572 B1 EP 0375572B1 EP 89420499 A EP89420499 A EP 89420499A EP 89420499 A EP89420499 A EP 89420499A EP 0375572 B1 EP0375572 B1 EP 0375572B1
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Definitions
- the invention relates to an Al alloy essentially containing Si, Mg and Cu intended for the manufacture of stampable sheets or strips, in particular sheets used in automobile bodywork.
- US-A-4,614,552 describes an Al alloy for stamping containing essentially from 0.65 to 0.79% (by weight) Cu; from 0.62 to 0.82% Mg; from 0.6 to 1.0% Si; 0.1 to 0.5% Mn; up to 0.4% Fe; up to 0.10% Ti; remains Al.
- anti-recrystallizing elements such as Mn, Cr and / or Zr, however in limited quantities.
- a preferred composition of the alloy according to the invention therefore comprises an Mn content of less than or equal to 0.2% and contents of Cr and Zr ⁇ 0.05% each.
- the manufacturing range used generally includes the following operations: . continuous or semi-continuous casting of blanks, possible homogenization, hot transformation, possible cold transformation, dissolution and tempering.
- homogenization at high temperature between 520 ° C and 560 ° C with a holding time of 6 to 24 hours is desirable. Homogenization is preferably preceded by a slow rise in temperature.
- the temperature at the end of hot transformation to avoid these recrystallizations, must imperatively be between 270 ° and 320 ° C.
- the alloy After possible cold transformation, the alloy is put into a complete solution. This takes place in the temperature range between 520 and 560 ° C, and preferably between 530 ° and 550 ° C by targeting the temperature of 550 ° C.
- the rise in temperature before dissolving must be rapid (V ⁇ 10 ° C / sec) and dissolving preferably performed either in a pass-through oven or in a sheet-to-sheet processing oven.
- the processing time varies from a few seconds to a few minutes, without being able to exceed one hour.
- the sheets and strips thus obtained have good isotropy and an average grain size generally not exceeding 60 ⁇ m.
- the quenching must be rapid and depends on the thickness of the product. For sheets and strips, it is generally carried out in calm or pulsed air.
- the parts undergo hardening income, under the usual conditions; the hardening is due to the precipitation of the Mg2Si phase and of AlCuMgSi complex phases. Tempering is typically carried out between 8 and 12 hrs around 165 ° C.
- FIG. 1 giving the field of composition of alloys in the Mg-Si plane and is illustrated by the following example: - A 1100x300x2850 mm3 plate of the following weight composition was poured semi-continuously:
- This plate was homogenized at 530 ° C-8h and immediately hot rolled; up to 4 mm thick, the final rolling temperature was 300 ° C; the strip thus obtained has been cold rolled until 1.2 mm thick, then dissolved in a passing oven at 550 ° C (about 1 min at temperature) at a speed of 20 m / min and quenched in a mist (air + water).
- an alloy with the following weight composition If: 1%; Mg: 0.4%; Cu: 0.15%; Mn: 0.1%; rest Al and usual impurities having followed the same range of transformation and heat treatment as above, has the following characteristics in state T4:
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Description
- L'invention concerne un alliage d'Al contenant essentiellement du Si, du Mg et du Cu destiné à la fabrication de tôles ou bandes emboutissables, en particulier des tôles utilisées en carrosserie automobile.
- Dans le brevet français FR-2 601 040 est divulguée une composition d'alliages d'Al chaudronnable et soudable, utilisable à l'état traité (trempé/revenu) après mise en forme entre l'état trempé et l'état revenu. Cependant, pour certaines applications telles que celle indiquée ci-dessus, les caractéristiques de résistance de cet alliage à l'état trempé-mûri restent insuffisantes (R 0,2 100 MPa, Rm 200 MPa, R 0,2 étant la limite élastique à 0,2% de déformation résiduelle et Rm la charge de rupture).
- Il a été trouvé que l'augmentation modérée de la teneur en Cu permet de façon surprenante d'améliorer les caractéristiques de résistance, sans perte sur les caractéristiques de ductilité.
- Le brevet US-A-4 614 552 décrit un alliage d'Al pour emboutissage contenant essentiellement de 0,65 à 0,79 % (en poids) Cu; de 0,62 à 0,82% Mg; de 0,6 à 1,0 % Si; de 0,1 à 0,5 % Mn; jusqu'à 0,4 % Fe; jusqu'à 0,10 % Ti; reste Al.
- Selon l'invention, l'alliage répondant au problème posé ci-dessus a la composition pondérale suivante :
- . les teneurs en Si et Mg sont comprises dans un rectangle dont les sommets sont :
- . la teneur en Cu étant comprise entre 0,5 et 0,8
- . la teneur en Mn inférieure ou égale à 0,3%
- . la teneur en Fe inférieure ou égale à 0,35%
- . les teneurs en Cr et Zr inférieures à 0,2% chacune
- . autres éléments
chacun ≦ 0,05%
total ≦ 0,15% - . reste Al
- Pour les valeurs minimales en éléments principaux les caractéristiques mécaniques minimales indiquées ci-dessus ne sont pas atteintes.
- Pour Si supérieur à la limite DE, les risques de précipitation de Si élémentaire submicroscopique existent si la mise en solution est conduite à une température trop basse.
- Pour Mg supérieur à la ligne BC, (soit Si/Mg<2 environ) des précipitations grossières de Mg₂Si sont possibles lors de la solidification et nuisent, de ce fait, aux propriétés de ductilité et d'aptitude à l'emboutissage.
- Pour Cu ≧ 0,8 %, le gain de résistance en caractéristiques mécaniques devient négligeable; de plus, la résistance à la corrosion et l'emboutissabilité diminuent.
- Il est possible d'ajouter à la composition des éléments anti-recristallisants tels que le Mn, le Cr et/ou le Zr cependant en quantité limitée.
- La teneur en Mn est limitée supérieurement car cet élément présente en quantité plus élevée les inconvénients suivants :
- . il donne naissance à la solidification des composés intermétalliques à base de Fe, Mn, Si qui réduisent la capacité de déformation de l'alliage et peuvent initier des décohésions et ruptures, lors des opérations de mise en forme;
- . il augmente la vitesse critique de trempe et limite donc les possibilités de traitements thermiques pour les produits épais;
- . il confère à l'alliage un comportement à la corrosion assez médiocre;
- . il n'est pas adapté aux homogénéisations de courte durée, telles que celles généralement obtenues dans des fours à passage.
- Le Cr et le Zr ont des effets similaires à ceux du Mn, et sont donc aussi limités supérieurement.
- Une composition préférentielle de l'alliage selon l'invention comporte donc une teneur en Mn inférieure ou égale à 0,2 % et des teneurs en Cr et Zr ≦ 0,05 % chacun.
- La gamme de fabrication utilisée comporte généralement les opérations suivantes:
. la coulée continue ou semi-continue d'ébauches, une homogénéisation éventuelle, une transformation à chaud, une transformation à froid éventuelle, une mise en solution et un revenu. - Cependant, pour obtenir de bonnes propriétés de l'alliage, ces opérations doivent être conduites dans des conditions assez étroites.
- Ainsi, pour limiter le temps de mise en solution ultérieure, il est préférable de bien homogénéiser l'alliage en évitant de le brûler par fusion des phases eutectiques. Une homogénéisation à haute température entre 520°C et 560°C avec un temps de maintien de 6 à 24 h est souhaitable. L'homogénéisation est, de préférence précédée d'une montée lente en température.
- Dans le cas des tôles et bandes, les recristallisations à chaud grossières (taille de grain supérieure à 80 µm) sont la source de lignes de déformations macroscopiques, visibles après emboutissage, donc rédhibitoires pour cette application.
- De ce fait, la température de fin de transformation à chaud, pour éviter ces recristallisations, doit être impérativement entre 270° et 320°C.
- Après transformation à froid éventuelle l'alliage est mis en solution complète. Celle-ci a lieu dans le domaine de température compris entre 520 et 560°C, et de préférence entre 530° et 550°C en visant la température de 550°C.
- En l'absence volontaire d'éléments inhibiteurs de recristallisation (Mn, Cr, Zr ≦ 0,05% chacun), la montée en température avant mise en solution doit être rapide (V ≧ 10°C/sec) et la mise en solution de préférence exécutée soit dans un four à passage, soit dans un four de traitement tôle à tôle.
- Le temps de traitement varie de quelques secondes à quelques minutes, sans pouvoir dépasser une heure. Les tôles et bandes ainsi obtenues présentent une bonne isotropie et une grosseur de grain moyenne ne dépassant pas en général 60 µm.
- La trempe doit être rapide et dépend de l'épaisseur du produit. Pour les tôles et bandes, elle est généralement effectuée à l'air calme ou pulsé.
- Après les opérations de mise en forme à froid telles que emboutissage, pliage, cintrage etc...et/ou d'assemblage telle que le soudage par points, les pièces subissent un revenu de durcissement, dans les conditions habituelles; le durcissement est dû à la précipitation de la phase Mg₂Si et de phases complexes AlCuMgSi. Le revenu est typiquement effectué entre 8 et 12 h vers 165°C.
- Il est à remarquer que dans certains cas, la cuisson de revêtements de surface tels que des vernis ou peintures, bien que plus courte, et généralement à plus haute température, réalise ipso facto ce traitement.
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- Cette plaque a été homogénéisée à 530°C-8h et immédiatement laminée à chaud; jusqu'à 4 mm d'épaisseur,la température finale du laminage était de 300°C; la bande ainsi obtenue a été relaminée à froid jusqu'a 1,2 mm d'épaisseur, puis mise en solution en four à passage à 550°C (de l'ordre de 1 min à température) à la vitesse de 20 m/min et trempée au brouillard (air+eau).
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Claims (7)
- Alliage d'aluminium pour la fabrication de tôles emboutissables caractérisé en ce que sa composition est la suivante (% en poids) :. le Cu est compris entre 0,5 et 0,8 %. les éléments Cr et Zr inférieurs à 0,2 % chacun. Mn < 0,3 %. Fe < 0,35 %. autres éléments : chacun < 0,05 %, total < 0,15 %. reste Al
- Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Mn est inférieure ou égale à 0,2 % et Cr et Zr < 0,05 % chacun.
- Alliage suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la grosseur de grain moyenne est inférieure à 80 µm et de préférence inférieure à 60 µm.
- Procédé d'obtention des produits selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant la coulée continue ou semi-continue d'ébauches, une homogénéisation éventuelle, une transformation à chaud, une transformation à froid éventuelle, une mise en solution, une trempe, une mise en forme, par exemple, par emboutissage, pliage, cintrage, et enfin un revenu caractérisé en ce que la transformation à chaud finale a lieu entre 270 et 320°C.
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'homogénéisation ou la mise en solution complète sont conduites entre 520 et 560°C.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'homogénéisation ou la mise en solution ont lieu entre 530 et 550°C.
- Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la mise en solution est précédée d'une montée en température à une vitesse supérieure à 10°C/sec.
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