EP0514292B1 - Procédé pour améliorer l'isotropie transversale des produits épais en alliage d'aluminium de la série AA 7000 - Google Patents
Procédé pour améliorer l'isotropie transversale des produits épais en alliage d'aluminium de la série AA 7000 Download PDFInfo
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- EP0514292B1 EP0514292B1 EP92420148A EP92420148A EP0514292B1 EP 0514292 B1 EP0514292 B1 EP 0514292B1 EP 92420148 A EP92420148 A EP 92420148A EP 92420148 A EP92420148 A EP 92420148A EP 0514292 B1 EP0514292 B1 EP 0514292B1
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Definitions
- the invention relates to a method for improving the isotropy of the mechanical tensile characteristics in any plane containing the short-short direction of thick Al-alloy products with structural hardening, belonging to the 7000 series according to the designation of the. Aluminum Association.
- thick wrought aluminum alloy products of this type have a zone of low ductility associated with low mechanical tensile strengths in any plane containing the short-cross direction (TC) in a zone located at 40-60 °. about from this cross-short direction.
- thermomechanical treatments comprising a succession of deformations and thermal treatments.
- ITMT thermomechanical treatments
- Fig. 1 represents the correlation between ⁇ A / A (defined below) in the long / cross-short plane (L-TC) and the recrystallization rate at mid-thickness for thick sheets in 7010.
- Fig. 2 represents a comparison in the cross-long / cross-short plane (TL / TC) of the isotropy (of the elongation%) of thick sheets in 7010 in states T7651 and T7451.
- the anisotropy in the plane considered is characterized by the parameter ⁇ A / A where ⁇ A is the difference in elongation in traction between the direction TC and the direction corresponding to the minimum elongation, reported at elongation through short A.
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Description
- L'invention concerne un procédé d'amélioration de l'isotropie des caractéristiques mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliage d'Al à durcissement structural, appartenant à la série 7000 selon la désignation de l'Aluminum Association.
- On sait que les produits corroyés épais en alliage d'aluminium de ce type présentent une zone de faible ductilité associée à de faibles résistances mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court (TC) dans une zone située à 40-60° environ de cette direction travers-court.
- Ceci conduit généralement à une insuffisance de tenue lors de sollicitations mécaniques exercées dans cette zone soit au cours de la fabrication, soit au cours de l'utilisation de tels matériaux.
- On connait également par l'article de J.C. WILLIAMS et E.A. STARKE "The role of Thermomechanical Processing in Tailoring the Properties of Aluminum and Titanum Alloys" publié dans les actes de l'ASM Materials Science Seminar "Deformation Processing and Structure" à Saint-Louis, Missouri, USA, en octobre 1982, des traitements thermomécaniques, désignés sous le sigle ITMT, comportant une succession de déformations et de traitements thermiques. Ces traitements ITMT conduisent à une structure fine équiaxe avec recristallisation complète entraînant une réduction de l'anisotropie du produit traité. Ces traitements complexes ne sont pas utilisés industriellement à cause de leur coût élevé, sauf pour la production de tôles superplastiques.
- Le problème de l'anisotropie dans la ductilité travers-court est résolu par l'utilisation de la méthode de fabrication selon l'invention, telle que définie dans la revendication 1; les revendications 2 à 5 concernent des modes de réalisation préférés de cette méthode.
- Ainsi, selon l'invention :
- a) on coule un produit sous forme de lingots (plateaux ou billettes) en un alliage de la série 7000 selon la désignation de l'Aluminum Association, contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et/ou Si et de préférence au plus 75% de celles-ci.
On tolère au moins 1 des éléments suivants jusqu'aux teneurs indiquées: Zr ≤ 0,15, Mn ≤ 0,45, Cr ≤ 0,23, Hf ≤ 0,15, Ti ≤ 0,10 avec cependant une teneur globale inférieure à 0,90 %.
Le Zr est préférable dans les produits épais tels que tôles moyennes et fortes et produits forgés ou matricés d'épaisseur ≥ 20 mm.
On préfère Cr + Mn pour les produits minces (< 15 mm). - b) on homogénéise le produit de manière à dissoudre les eutectiques de coulée et à obtenir des composés intermétalliques suffisamment fins; on a de préférence des phases au Zr (Al3 Zr sphériques) de diamètre ≤ 30 nm et des phases Al18 Cr2 Mg3 et/ou Al20 Cu2 Mn sous forme de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est inférieure à 500 nm.
- c) on transforme ledit produit homogénéisé en un produit corroyé tel que tôles, profilés, etc... dans des conditions telles que le produit final ait, après mise en solution, un taux de recristallisation supérieur à 15% , et de préférence supérieur à 25 %, et inférieur à 35% mesuré par analyse d'image, sur coupe micrographique, dans une zone située dans le 1/3 central du produit.
- d) le produit transformé à chaud est ensuite traité thermiquement par mise en solution, trempe, déformation plastique contrôlée éventuelle et revenu, et de préférence sur-revenu pour obtenir le produit final.
Il est connu que, pour obtenir les taux de recristallisation indiqués, la fin de la transformation à chaud doit être effectuée à une température (T°C) suffisamment basse, typiquement inférieure à 390°C, et de préférence inférieure à 370°C, ces températures dépendant notamment de la nature et de la nuance de l'alliage considéré, de l'épaisseur du produit, avec un taux de déformation suffisamment élevé généralement >100 % et de préférence >150 %. Le taux de déformation est défini par- S
- étant la section droite transversale en cours de transformation lorsqu'elle atteint la température T°C, et
- s
- la section droite transversale après déformation.
- L'invention, qui concerne aussi les produits obtenus avec la méthode de l'invention, sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, et illustrée par les figures suivantes:
- La Fig. 1 représente la corrélation entre Δ A/A (défini ci-après) dans le plan long/travers-court (L-TC) et le taux de recristallisation à mi-épaisseur pour des tôles épaisses en 7010.
- La Fig. 2 représente une comparaison dans le plan travers-long/travers-court (TL/TC) de l'isotropie (de l'allongement %) de tôles épaisses en 7010 aux états T7651 et T7451.
- Dans tous les exemples ci-après, l'anisotropie dans le plan considéré est caractérisée par le paramètre Δ A/A où Δ A est la différence d'allongement en traction entre la direction TC et la direction correspondant au minimum d'allongement, rapporté à l'allongement travers court A.
- Sur des tôles d'épaisseur 90 mm en 7075 ayant des taux de recristallisation respectivement de 5 et 25 % mesuré par analyse d'image à mi-épaisseur, on a obtenu les résultats suivants dans le plan L-TC.
Taux recrist. (%) Direction (°) Allongement A (%) 0 (TC) 5,3 30 2,1 5% 45 1,9 64 60 6,5 90 (L) 11,9 0 (TC) 6,6 30 5,6 25% 45 5,6 15 60 8,8 90 (L) 12,0 - Des tôles de 100 mm d'épaisseur en alliages 7075 et 7475 ayant respectivement les teneurs en Fe et Si suivantes :
7075 7475 % Fe 0,18 0,05 % Si 0,10 0,04 Alliage Direction (°) A (%) 0 (TC) 6 30 4,1 7075 45 6 34 60 8,5 90 (L ) 9 0 (TC) 8,8 30 6,9 7475 45 8,4 22 60 11,0 90 (L) 12,2 - La comparaison statistique de la moyenne arithmétique de l'écart Δ A entre les états T74 et T76 sur des tôles d'épaisseur 80, 105 et 150 mm traitées en laboratoire.
- On constate que l'état T74 est plus favorable que l'état T76.
Claims (8)
- Méthode pour améliorer l'isotropie dans tout plan contenant la direction travers court de produits épais en alliages d'Al à durcissement structural, de la série 7000, méthode selon laquelle :a) on coule une composition contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminum Association.b) on homogénéise cette compositionc) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation du produit final soit supérieur ou égal à 15 % et inférieur à 35%.d) le produit est ensuite traité thermiquement par mise en solution, trempe, déformation contrôlée éventuelle et revenu conduisant au produit final.
- Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition contient des teneurs en Fe et Si atteignant au plus 75% des teneurs maximales de l'Aluminium Association.
- Méthode selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la transformation à chaud conduit à un taux de recristallisation supérieur ou égal à 25%.
- Méthode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'alliage est un alliage, contenant au plus 0,15% Zr, 0,45% Mn, 0,23% Cr, 0,15 Hf, 0,10% Ti avec Zr + Mn + Cr + Hf + Ti ≤ 0,90%.
- Méthode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le revenu conduit a un état T74 selon les désignations de l'Aluminum Association.
- Produit épais selon la revendication 8, caractérisé en ce que A% > 3 dans tout plan contenant une direction travers court.
- Produit selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les phases Al3 Zr ont un diamètre inférieur ou égal à 30 nm et en ce que les phases Al18 Cr2 Mg3 et/ou Al20 Cu2 Mn sont sous formes de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est inférieure à 500 nm.
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