EP0589807A1 - Alliage d'aluminium pour corps creux sous pression - Google Patents

Alliage d'aluminium pour corps creux sous pression Download PDF

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EP0589807A1
EP0589807A1 EP93420377A EP93420377A EP0589807A1 EP 0589807 A1 EP0589807 A1 EP 0589807A1 EP 93420377 A EP93420377 A EP 93420377A EP 93420377 A EP93420377 A EP 93420377A EP 0589807 A1 EP0589807 A1 EP 0589807A1
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Definitions

  • the invention relates to an Al alloy which can be used for the manufacture of hollow bodies under pressure, and in particular, metal bottles for compressed gases.
  • the alloys according to the invention therefore have the following weight composition (in%): Rest: AI
  • the Mg content is preferably kept below 2%, and even 1.95%, and the Zr content is preferably between 0.10 and 0.18%, the Fe + Si contents being ⁇ 0, 25% with Fe Z 0.12%, an Mn Z content 0.10% and / or the Zn content - 6.75.
  • the structure is recrystallized, but with large grains.
  • the manufacturing and control process are similar to those described in EP-A-0257167, but preferably the treatment of final income type T73 is replaced by an income in 3 stages, the 1st stage being carried out between 105 and 120 °. C for 6 to 12 h, the 2nd step being carried out between 170 and 190 ° C for 0.5 to 20 h and the 3rd step being carried out between 105 and 120 ° C, for 12 to 36 h.
  • durations and temperatures actually used are chosen by a person skilled in the art so as to obtain both a high electrical conductivity (corresponding to good resistance to corrosion under tension) and a high elastic limit.
  • Example 1 Replacement of Cr by Zr for two-phase income type T73.
  • the burst characteristics are correct (longitudinal crack for the most part, unbranched, limited to a sector of angle ⁇ 90 ° around the main crack, limited towards the bottom and towards the neck at areas whose thickness is less than 1.5 times the thickness of the body), the developed length of the crack was noted as a good indication of the ability to burst: the longer the crack, the more approximates the conditions for which the burst would be bad.
  • the mechanical resistance and the resistance to corrosion under stress are linked in a one-to-one way, which makes it better to speak of a loss on the compromise mechanical resistance / resistance to corrosion under stress.
  • the replacement of chromium by zirconium negatively affects the corrosion resistance or the mechanical resistance, depending on the duration of the maintenance at the second level which one chooses.
  • the following example shows the gain that can be obtained by performing an income in three stages on the bottles manufactured in alloy 2 according to the range of the previous example.
  • Electrical conductivity is taken as an indicator of resistance to stress corrosion, in accordance with standard practice. All values in the table below are averages of 3 individual values.

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Abstract

L'invention concerne un alliage de la série 7000 et un traitement thermique spécifique en vue de la fabrication de corps creux sous pression, et en particulier, de bouteilles métalliques pour gaz comprimés.
L'alliage contient en poids % :
Figure imga0001
Figure imga0002
Figure imga0003
Figure imga0004
Figure imga0005
Figure imga0006
Figure imga0007
Figure imga0008
Figure imga0009
Figure imga0010
Figure imga0011
Le revenu final est de préférence pratiqué en 3 étapes :
  • - 1ère étape entre 105 et 120°C pendant 6 à 12h
  • - 2ème étape : entre 170 et 190°C pendant 0,5 à 20h
  • - 3ème étape : entre 105 et 120°C pendant 12 à 36h.

Description

  • L'invention concerne un alliage d'Al utilisable pour la fabrication de corps creux sous pression, et en particulier, de bouteilles métalliques pour gaz comprimés.
  • Dans sa demande EP-A-0257167, la demanderesse a revendiqué un alliage type 7000 particulièrement adapté à l'emploi considéré ci-dessus.
  • Cependant, celle-ci s'est aperçue que dans certains cas, la modification de la composition chimique d'une part et du traitement thermique final d'autre part permettent d'améliorer les caractéristiques d'éclatement (faciès de la déchirure) en conservant le niveau de caractéristiques mécaniques et de résistance à la corrosion sous contrainte requises.
  • Les alliages selon l'invention possèdent donc la composition pondérale suivante (en %) :
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006
    Figure imgb0007
    Figure imgb0008
    Figure imgb0009
    Figure imgb0010
    Figure imgb0011
    Reste : AI
  • La teneur en Mg est tenue de préférence en dessous de 2%, et même 1,95%, et la teneur en Zr est de préférence comprise entre 0,10 et 0,18%, les teneurs en Fe+Si étant ≦ 0,25% avec Fe Z 0,12%, une teneur en Mn Z 0,10 % et/ou la teneur en Zn - 6,75.
  • Si la teneur en Zrestsupérieure à 0,25%, on constate la présence de gros précipités qui induisent de graves difficultés lors de la coulée et la structure est non recristallisée. Pour les teneurs en Zr Z 0,10%, la structure est recristallisée, mais à gros grains.
  • Le procédé de fabrication et de contrôle sont semblables à ceux décrits dans EP-A-0257167, mais, de préférence, le traitement de revenu final type T73 est remplacé par un revenu en 3 étapes, la lère étape étant effectuée entre 105 et 120°C pendant 6 à 12 h, la 2ème étape étant effectuée entre 170 et 190°C pendant 0,5 à 20 h et la 3ème étape étant effectuée entre 105 et 120°C, pendant 12 à 36 h.
  • Ces étapes peuvent être effectuées de manière continue ou discontinue (retour à la température ambiante entre chacune d'elles ou certaines d'entre elles).
  • Les durées et températures effectivement utilisées sont choisies par l'homme de métier de manière à obtenir à la fois une conductibilité électrique élevée (correspondant à une bonne résistance à la corrosion sous tension) et une limite élastique élevée.
  • L'amélioration des caractéristiques de fissuration est probablement due, mais c'est là une hypothèse, au fait que la structure est mieux recristallisée (le Zr étant un élément anti-recristallisant moins puissant que le Cr), la perte relative de résistance à la corrosion sous tension étant compensée par le revenu final triple.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants :
    • Exemple 1 - Remplacement du Cr par le Zr pour des revenus bipaliers type T73.
  • Deux alliages, l'un conforme à la demande EP-A-0257167- alliage 1, l'autre semblable mis à part le fait qu'on a remplacé le chrome par le zirconium -alliage 2- ont été élaborés et transformés en bouteilles de 6 litres suivant la gamme de fabrication ci-après :
    • Coulée de billettes de diamètre 165 mm
    • Sciage en lopins
    • Réchauffage des lopins
    • Filage inverse à chaud d'étuis
    • Etirage à chaud
    • Etirage à froid
    • Usinage du fond
    • Mise à longueur
    • Ogivage à chaud
    • Perçage du goulot et usinage
    • Décapage
    • Mise en solution
    • Trempe
    • Revenu 6h à 105°C + 15h à 170°C.
  • La composition pondérale (en %) de ces 2 alliages est donnée dans le tableau suivant :
    Figure imgb0012
  • Les caractéristiques obtenues sur les bouteilles correspondantes sont les suivantes :
    Figure imgb0013
  • Dans des conditions pour lesquelles les caractéristiques de l'éclatement sont correctes (fissure longitudinale dans sa plus grande partie, non ramifiée, limitée à un secteur d'angle ± 90° autour de la fissure principale, limitée vers le fond et vers le goulot à des zones dont l'épaisseur est inférieure à 1,5 fois l'épaisseur du corps), la longueur développée de la fissure a été remarquée comme un bon indice de l'aptitude à l'éclatement : plus la fissure est longue, plus on se rapproche des conditions pour lesquelles l'éclatement serait mauvais.
  • Les résultats présentés ci-dessus montrent que le remplacement du chrome par du zirconium permet d'améliorer très sensiblement la qualité de l'éclatement, mais au détriment de la résistance à la corrosion sous contrainte et, faiblement, de la résistance mécanique. Toutefois, les deux séries de bouteilles sont adaptées à l'emploi.
  • Pour un type de revenu donné, en l'occurrence un revenu bipalier, la résistance mécanique et la résistance à la corrosion sous contrainte sont liées de façon biunivoque, ce qui fait qu'il vaut mieux parler d'une perte sur le compromis résistance mécanique/résistance à la corrosion sous contrainte. Autrement dit, le remplacement du chrome par le zirconium affecte négativement la résistance à la corrosion ou la résistance mécanique, selon la durée du maintien au deuxième palier que l'on choisit.
    • Exemple 2 - Utilisation d'un revenu en 3 étapes.
  • L'exemple suivant montre le gain que l'on peut obtenir en effectuant un revenu en trois étapes sur les bouteilles fabriquées dans l'alliage 2 selon la gamme de l'exemple précédent.
  • La conductivité électrique est prise comme indicateur de la résistance à la corrosion sous contrainte, conformément à une pratique courante. Toutes les valeurs du tableau ci-dessous sont des moyennes de 3 valeurs individuelles.
    Figure imgb0014
  • A l'aide de ce tableau, on peut établir les points suivants :
    • - le revenu à 3 étapes permet d'améliorer le compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique. Entre le revenu A et le revenu C, la conductivité augmente de manière importante, avec un léger gain de résistance mécanique. L'augmentation de conductivité se traduit bien par une augmentation de la résistance à la corrosion sous contrainte puisqu'on n'a pas de rupture à 60 j sous 280 MPa.
    • - le revenu tri-paliers avec un deuxième palier à 190°C conduit à un compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique à peine meilleur que celui obtenu avec un revenu bipalier. Le domaine de température intéressant pour le deuxième palier est donc limité vers le haut à 190°C.
    • - grâce au revenu tri-paliers, le compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique obtenu avec l'alliage 2 est équivalent à celui obtenu avec l'alliage 1 traité avec un revenu bi-palier. On bénéficie alors pleinement de l'influence du zirconium sur la qualité de l'éclatement, puisque la longueur moyenne des fissures est passée de 497 mm avec l'alliage au chrome à 430 mm avec l'alliage au zirconium.

Claims (8)

1. Utilisation d'un alliage contenant en poids %
Figure imgb0015
pour la fabrication de corps creux sous pression.
2. Utilisation d'un alliage d'AI selon la revendication 1, ayant une teneur en Mg ≦ 2,0.
3. Utilisation d'un alliage d'AI selon l'une des rev. 1 ou 2, ayant une teneur en Mg ≦ 1,95 %.
4. Utilisation d'un alliage d'AI selon l'une des revendications 1 ou 3, ayant une teneur en Zn ≧ 6,75.
5. Utilisation d'un alliage selon l'une des revendications 1 à 4, ayant des teneurs en Fe et Si telles que Fe - 0,12% et Fe+Si ≦ 0,25%.
6. Utilisation d'un alliage selon l'une des revendications 1 à 5, ayant une teneur en Mn ≦ 0,10%.
7. Utilisation d'un alliage selon l'une des rev. 1 à 6 ayant une teneur en Zr comprise entre 0,10 et 0,18.
8. Procédé de fabrication de corps creux selon l'une des rev. 1 à 7 caractérisé en ce que le revenu final est effectué en 3 étapes :
1 ère étape : entre 105 et 120°C pendant 6 à 12 h
2ème étape : entre 170 et 190°C pendant 0,5 à 20 h
3ème étape : entre 105 et 120°C pendant 12 à 36 h.
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