FR2818288A1

FR2818288A1 - METHOD OF MANUFACTURING AN AL-Si ALLOY SAFETY PART

Info

Publication number: FR2818288A1
Application number: FR0016282A
Authority: FR
Inventors: Michel Garat; Francois Cosse
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: MXPA03005208A; WO2002048414A1; CA2432039A1; FR2818288B1; EP1453986A1; AU2002219293A1; US20040045638A1

Abstract

The invention concerns a safety component with high mechanical strength and good ductility, moulded in Al-Si alloy consisting ( in wt. %) of: Si: 2-11; Mg: 0.3-0.7; Cu: 0.3 0.9; other elements < 1 each and < 2 in total, the rest being aluminium, and solution heat treated, tempered and hardened resulting in Brinell hardness of more than 125. The invention also concerns a safety component with high mechanical resistance and good ductility, moulded in Al-Si alloy consisting (in wt. %) of: Si: 2-6; Mg: 0.3-0.7; Fe < 0.20; other elements < 0.3 each and < 1 in total; the rest being aluminium; solution heat treated, hardened and tempered resulting in a quality index Q=Rm+log A>485 MPa.

Description

Procédé de fabrication d'une pièce de sécurité en alliage AI-Si.

Domaine de l'invention L'invention concerne la fabrication de pièces moulées de sécurité, destinées notamment à l'automobile, telles que par exemple des pièces de suspension, en alliages Al-Si hypoeutectiques, ces pièces présentant après traitement thermique une résistance mécanique élevée, une ductilité suffisante, une bonne résistance à la corrosion et une bonne santé métallurgique. A method of manufacturing an AI-Si alloy security part.

Field of the invention The invention relates to the manufacture of molded safety parts, intended in particular for the automobile, such as for example suspension parts, in hypoeutectic Al-Si alloys, these parts having after heat treatment a high mechanical resistance. , sufficient ductility, good corrosion resistance and good metallurgical health.

Etat de la technique L'utilisation des alliages d'aluminium de moulage se développe rapidement dans l'automobile, notamment pour les pièces de sécurité telles que les liaisons au sol, permettant un allègement du véhicule. Cet allègement est d'autant plus important qu'on peut obtenir, après traitement thermique, une résistance mécanique élevée. Par ailleurs, il est indispensable, pour ce type de pièce, d'avoir une ductilité suffisante pour éviter une rupture fragile en cas de choc, une bonne résistance à la corrosion, notamment à la corrosion sous contrainte, pour éviter une détérioration de la pièce dans un environnement corrosif tel que le sel de déneigement, et une absence de retassure, en particulier en surface, ce qui pourrait générer des fissures entraînant une rupture de la pièce. STATE OF THE ART The use of molding aluminum alloys is developing rapidly in the automobile, in particular for safety parts such as ground connections, making it possible to lighten the vehicle. This reduction is all the more important as it is possible to obtain, after heat treatment, a high mechanical resistance. In addition, it is essential, for this type of part, to have sufficient ductility to avoid brittle fracture in the event of impact, good resistance to corrosion, in particular to stress corrosion, to avoid deterioration of the part. in a corrosive environment such as road salt, and an absence of shrinkage, in particular on the surface, which could generate cracks causing the part to break.

Les procédés couramment utilisés pour la production de telles pièces sont le moulage en moule métallique par gravité ou sous basse pression, le squeeze casting , le moulage en moule métallique suivi d'un forgeage, ou d'un matriçage tel que décrit dans le brevet US 5582659 (Nippon Light Metal et Nissan Motor), ou dans le certificat d'utilité FR 2614814 (Thomas DI SERIO), ou le formage à l'état semisolide par injection sous pression ou forgeage (thixomoulage ou rhéomoulage selon qu'on part de l'état solide ou de l'état liquide). The methods commonly used for the production of such parts are metal molding by gravity or under low pressure, squeeze casting, metal mold casting followed by forging, or stamping as described in the US patent. 5582659 (Nippon Light Metal and Nissan Motor), or in the utility certificate FR 2614814 (Thomas DI SERIO), or forming in the semi-solid state by injection under pressure or forging (thixomolding or rheomolding depending on whether one starts from the solid state or liquid state).

Le moulage à modèles évaporatifs perdus (lost foam) sous pression isostatique, le moulage sous pression de haute qualité, éventuellement sous vide, et le moulage au sable ou en moule métallique suivi d'une compaction isostatique à chaud sont également applicables. Lost foam casting under isostatic pressure, high quality die casting, possibly under vacuum, and sand or metal mold casting followed by hot isostatic compaction are also applicable.

Les alliages utilisés habituellement pour ce type de pièce sont généralement des alliages AI-Si-Mg, notamment du type AISi7Mg, AISi9Mg ou AlSilOMg. Ces alliages présentent en effet aux états F, T5 et surtout T6, un bon compromis entre la résistance mécanique et l'allongement, et une excellente résistance à la corrosion. Cependant, la résistance mécanique est limitée par la capacité de durcissement par la phase Mg2Si. The alloys usually used for this type of part are generally Al-Si-Mg alloys, in particular of the AISi7Mg, AISi9Mg or AlSilOMg type. In fact, in the F, T5 and above all T6 states, these alloys exhibit a good compromise between mechanical strength and elongation, and excellent corrosion resistance. However, the mechanical strength is limited by the hardening capacity by the Mg2Si phase.

Plusieurs brevets illustrent l'utilisation de tels alliages. Le brevet US 4104089, déposé en 1976 par Nippon Light Metal concerne des pièces moulées sous pression sans porosité pour l'automobile à haute résistance mécanique et tenue aux chocs, de composition (% en poids) :

Si : 7-12 Mg : 0, 2-0, 5 Mn : 0, 55-1 Fe : 0, 65-1, 2 Les pièces sont traitées par mise en solution entre 450 et 530oC, trempées et soumises à un revenu de plus d'une heure entre 150 et 230oC. Le brevet US 5582659, déposé en 1993 par Nippon Light Metal et Nissan Motor, revendique un procédé de fabrication de pièces moulées comportant la coulée d'une ébauche contenant (% en poids) : Si : 2, 0-3, 3 Mg : 0, 2-0, 6 Fe < 0,15 et éventuellement Cu : 0, 2-0, 5 Zr : 0, 01-0, 2 Mn ; 0, 02-0, 5 Cr : 0, 01-0, 3, l'homogénéisation de cette ébauche entre 500 et 550oC, le forgeage de l'ébauche et son traitement thermique par mise en solution de 0,5 à 2 h entre 540 et 550oC, trempe à l'eau et revenu T6 de 2 à 20 h entre 140 et 180oC. Several patents illustrate the use of such alloys. US Patent 4,104,089, filed in 1976 by Nippon Light Metal relates to non-porosity die-cast parts for automobiles with high mechanical strength and impact resistance, of composition (% by weight):

Si: 7-12 Mg: 0, 2-0, 5 Mn: 0, 55-1 Fe: 0, 65-1, 2 The parts are treated by dissolving between 450 and 530oC, quenched and subjected to a tempering of more than an hour between 150 and 230oC. US patent 5582659, filed in 1993 by Nippon Light Metal and Nissan Motor, claims a process for manufacturing molded parts comprising the casting of a blank containing (% by weight): Si: 2, 0-3, 3 Mg: 0 , 2-0.6 Fe <0.15 and optionally Cu: 0.2-0.5 Zr: 0.01-0.2 Mn; 0, 02-0, 5 Cr: 0, 01-0, 3, the homogenization of this blank between 500 and 550oC, the forging of the blank and its heat treatment by dissolving for 0.5 to 2 h between 540 and 550oC, quenched in water and tempered T6 from 2 to 20 h between 140 and 180oC.

Le brevet EP 0687742, déposé en 1994 par Aluminium Rheinfelden décrit un alliage pour coulée sous pression destiné à des pièces moulées de sécurité, de composition (% en poids) : Si : 9,5-11, 5 Mg : 0,1-0, 5 Mn : 0,5-0, 8 Fe < 0, 15 Cu < 0, 03 Pour dépasser le niveau de résistance obtenu par la précipitation de Mg2Si, tout en conservant des propriétés de fonderie adéquates, il faut utiliser des alliages du type AISiMgCu pouvant être durcis par la série de phases AlzCu, ACuMg et w Patent EP 0687742, filed in 1994 by Aluminum Rheinfelden describes an alloy for die casting intended for safety castings, of composition (% by weight): Si: 9.5-11, 5 Mg: 0.1-0 , 5 Mn: 0.5-0, 8 Fe <0.15 Cu <0.03 To exceed the level of resistance obtained by the precipitation of Mg2Si, while maintaining adequate casting properties, it is necessary to use alloys of the type AISiMgCu can be cured by AlzCu, ACuMg and w phase series

(AlCuMgSi). Il existe de nombreux alliages connus et normalisés comportant une teneur en cuivre supérieure ou égale à 1%., notamment des alliages ASSIS comme :
EN AC 45300 (type AISi5CulMg, proche de AA C355) contenant de 1, 0 à 1,5% Cu EN AC 45100 (type AISi5Cu3Mg, proche de AA 319) contenant de 2,6 à 3,6% Cu ou des alliages AINSI8 ou AISi9 comme : EN AC 46000 (type AlSi9Cu3), 46200 (typa AISi8Cu3) ou 46500 (type AISi9Cu3FeZn). L'alliage EN AC 46400 présente une teneur en Cu comprise entre 0,8 et 1,3%. D'une manière générale, il est admis qu'il faut des teneurs en Cu supérieures ou égales à 1% pour obtenir un gain de dureté et de limite élastique à température ambiante par rapport aux alliages AlSiMg. Mais, en raison même du durcissement apporté par ces teneurs en Cu, l'allongement devient faible et la résistance à la corrosion médiocre, généralement insuffisante pour les pièces de sécurité automobiles.

(AlCuMgSi). There are many known and standardized alloys with a copper content greater than or equal to 1%., In particular ASSIS alloys such as:
EN AC 45300 (type AISi5CulMg, close to AA C355) containing 1.0 to 1.5% Cu EN AC 45100 (type AISi5Cu3Mg, close to AA 319) containing 2.6 to 3.6% Cu or AINSI8 alloys or AISi9 like: EN AC 46000 (type AlSi9Cu3), 46200 (type AISi8Cu3) or 46500 (type AISi9Cu3FeZn). The EN AC 46400 alloy has a Cu content of between 0.8 and 1.3%. In general, it is accepted that Cu contents greater than or equal to 1% are necessary to obtain a gain in hardness and in elastic limit at room temperature compared to AlSiMg alloys. But, because of the hardening provided by these Cu contents, the elongation becomes low and the corrosion resistance poor, generally insufficient for automotive safety parts.

L'article de F. J. Feikus Optimization of Al-Si cast alloys for cylinder head applications AFS Transactions 98-61, pp. 225-231, étudie l'ajout de 0,5% et 1% de cuivre à un alliage AISi7MgO, 3 pour la fabrication de culasses de moteurs à combustion interne. Après un traitement T6 classique comportant une mise en

solution de 5 h à 525OC, suivi d'une trempe à l'eau froide et d'un revenu de 4 h à 165OC, il n'observe aucun gain en limite d'élasticité, ni en dureté à température ambiante. Ce n'est qu'à des températures d'utilisation au delà de 150 C que l'ajout de cuivre apporte un gain significatif de limite d'élasticité et de résistance au fluage. The article by FJ Feikus Optimization of Al-Si cast alloys for cylinder head applications AFS Transactions 98-61, pp. 225-231, studies the addition of 0.5% and 1% copper to an AISi7MgO.3 alloy for the manufacture of cylinder heads of internal combustion engines. After a classic T6 treatment comprising a

5 h solution at 525OC, followed by quenching in cold water and tempering for 4 h at 165OC, it does not observe any gain in elastic limit or in hardness at room temperature. It is only at operating temperatures above 150 ° C. that the addition of copper provides a significant gain in elasticity limit and creep resistance.

L'ancienne norme française NF A57-702 de février 1960 mentionnait l'alliage AS4G, avec une tolérance très large en fer ( < 0,65%), une plage étendue pour la teneur en magnésium (0, 40-0, 95%), et des caractéristiques mécaniques à l'état Y33 peu élevées : Rm > 25 kgf/mm2 (245 MPa) Rpo, 2 > 18 kgf/mm2 (176 MPa) A > 1,5%. The old French standard NF A57-702 of February 1960 mentioned the AS4G alloy, with a very wide tolerance in iron (<0.65%), an extended range for the magnesium content (0, 40-0, 95% ), and low mechanical characteristics in the Y33 state: Rm> 25 kgf / mm2 (245 MPa) Rpo, 2> 18 kgf / mm2 (176 MPa) A> 1.5%.

Ces caractéristiques étaient inférieures à celles de l'alliage A-S7GO, 6, normalisé dans l'édition de février 1981 de la même norme, qui étaient respectivement : R > 290-320 MPa RpO, 2 > 210-240MPa A > 4-6% Le but de la présente invention est de fournir des pièces de sécurité, pouvant être coulées en utilisant l'ensemble des procédés de moulage, et présentant une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à la corrosion sous contrainte et une bonne ductilité. These characteristics were lower than those of alloy A-S7GO, 6, standardized in the February 1981 edition of the same standard, which were respectively: R> 290-320 MPa RpO, 2> 210-240MPa A> 4- 6% The aim of the present invention is to provide safety parts, which can be cast using all of the molding processes, and which have high mechanical strength, good resistance to stress corrosion and good ductility.

Objet de l'invention L'invention a pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) :
Si : 2-11 Mg : 0, 3-0, 7 Cu : 0, 3-0, 9 autres éléments < 1 chacun et < 2 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à une dureté de plus de 125 Brinell. OBJECT OF THE INVENTION The subject of the invention is a safety part with high mechanical strength and good ductility, molded from an Al-Si alloy with a composition (% by weight):
Si: 2-11 Mg: 0, 3-0, 7 Cu: 0, 3-0, 9 other elements <1 each and <2 in total, remainder of aluminum, and heat treated by dissolving, quenching and tempering leading to a hardness of over 125 Brinell.

De préférence, l'alliage contient de 0,5 à 0,7% Mg et de 0,3 à 0,9% Cu. Preferably, the alloy contains 0.5 to 0.7% Mg and 0.3 to 0.9% Cu.

Dans le cas où le procédé de moulage peut tolérer des alliages avec une plus grande tendance à la retassure, comme par exemple la coulée sous pression, le squeeze casting , la coulée suivie d'une compaction isostatique à chaud, le moulage à l'état semi-solide (thixomoulage ou rhéomoulage), le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, et le moulage à modèles évaporatifs perdus (lost foam) sous pression isostatique, la composition de l'alliage comprend de 2 à 7% Si. In the case where the molding process can tolerate alloys with a greater tendency to shrinkage, such as for example pressure casting, squeeze casting, casting followed by hot isostatic compaction, molding in the state semi-solid (thixomolding or rheomolding), molding followed by forging or stamping, and molding with lost evaporative models (lost foam) under isostatic pressure, the composition of the alloy comprises from 2 to 7% Si .

L'invention a également pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) : Si : 2-6 Mg : 0, 3-0, 7 Fe < 0,20 autres éléments < 0,3 chacun et < 1 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à un indice de qualité Q = Rm + 150 log A > 485 MPa. A subject of the invention is also a safety part with high mechanical strength and good ductility, molded from an Al-Si alloy of composition (% by weight): Si: 2-6 Mg: 0.3-0.7 Fe <0 , 20 other elements <0.3 each and <1 in total, remainder of aluminum, and heat treated by dissolving, quenching and tempering leading to a quality index Q = Rm + 150 log A> 485 MPa.

Description des figures La figure unique représente, pour des alliages Ainsi à 7% de silicium contenant respectivement 0,45% et 0,9% de cuivre, la variation de dureté HB en fonction de la

durée de revenu en heures, pour 3 températures de revenu : 170oC, 180 C et 190oC. Description of the figures The single figure shows, for alloys Thus at 7% silicon containing 0.45% and 0.9% copper respectively, the variation in hardness HB as a function of the

tempering time in hours, for 3 tempering temperatures: 170oC, 180 C and 190oC.

Description de l'invention Description of the invention

L'invention repose sur la constatation qu'une addition de cuivre, à une teneur comprise entre 0, 3 et 0, 9%, à un alliage AISiMg, non seulement est acceptable en ce qui concerne la résistance à la corrosion sous contrainte, mais conduit également, dans des conditions particulières de revenu, à une amélioration de la limite d'élasticité et de la résistance à la rupture sans détérioration de l'allongement par rapport à l'alliage de même composition sans cuivre. The invention is based on the finding that an addition of copper, at a content of between 0.3 and 0.9%, to an AISiMg alloy, not only is acceptable with regard to resistance to stress corrosion, but also leads, under specific tempering conditions, to an improvement in the elastic limit and the breaking strength without deterioration of the elongation compared to the alloy of the same composition without copper.

Si on compare un alliage classique du type AISi7MgO, 6 au même alliage avec 0,45% de cuivre, au même état T6 obtenu par un revenu de 6 h à 160oC, on constate, pour l'alliage au cuivre, une absence de variation de la limite d'élasticité, une légère augmentation de l'allongement, une légère diminution de la dureté HB, qui passe de 119 à 114, et surtout une dégradation importante de la résistance à la corrosion sous contrainte, mesurée selon la norme ASTM G49. Par contre, si au lieu du revenu classique de 6 h à 160oC, on effectue par exemple un revenu de 16 h à 170oC, conduisant à une dureté de la pièce traitée de l'ordre de 130 HB, on constate que, pour l'alliage au cuivre, la limite d'élasticité augmente (de 309 à 320 MPa), et, de manière surprenante, sans aucune dégradation de l'allongement, ni surtout de la résistance à la corrosion sous contrainte. If we compare a conventional alloy of the AISi7MgO, 6 type with the same alloy with 0.45% copper, with the same T6 state obtained by tempering for 6 hours at 160oC, we observe, for the copper alloy, an absence of variation yield strength, a slight increase in elongation, a slight decrease in the HB hardness, which goes from 119 to 114, and above all a significant degradation of the resistance to stress corrosion, measured according to standard ASTM G49 . On the other hand, if instead of the classic tempering of 6 h at 160oC, for example, tempering of 16 h at 170oC is carried out, leading to a hardness of the treated part of the order of 130 HB, it is observed that, for the copper alloy, the elastic limit increases (from 309 to 320 MPa), and, surprisingly, without any degradation of the elongation, or especially of the resistance to stress corrosion.

L'invention s'applique à tous les alliages AISiMgCu contenant (en poids) de 2 à 11% de silicium, de 0,3 à 0,7% de magnésium et de 0,3 à 0,9% de cuivre, les autres éléments d'addition ou impuretés n'excédant pas 1% chacun et 2% au total. De préférence, la teneur en magnésium est comprise entre 0,5 et 0,7%, et celle en cuivre entre 0,3 et 0,6%. L'alliage peut contenir avantageusement de 0,05 à 0,3% de titane dans un but d'affinage, et un ou plusieurs éléments modificateurs ou affinants de l'eutectique, tels que le sodium (entre 0,001 et 0,020%), le strontium (entre 0,004 et 0,050%) ou l'antimoine (entre 0,03 et 0,3%). The invention applies to all AISiMgCu alloys containing (by weight) from 2 to 11% of silicon, from 0.3 to 0.7% of magnesium and from 0.3 to 0.9% of copper, the others addition elements or impurities not exceeding 1% each and 2% in total. Preferably, the magnesium content is between 0.5 and 0.7%, and that of copper between 0.3 and 0.6%. The alloy can advantageously contain from 0.05 to 0.3% of titanium for the purpose of refining, and one or more modifying or refining elements of the eutectic, such as sodium (between 0.001 and 0.020%), strontium (between 0.004 and 0.050%) or antimony (between 0.03 and 0.3%).

La teneur en fer est maintenue, de préférence, en dessous de 0,15%, ou, encore mieux, en dessous de 0,12%, de manière à éviter la formation de phases au fer défavorables à l'allongement. The iron content is preferably kept below 0.15%, or more preferably below 0.12%, so as to avoid the formation of iron phases unfavorable to elongation.

Dans le cas où on utilise un procédé de moulage tolérant mieux les alliages ayant une plus grande tendance à la retassure, on peut encore améliorer le compromis entre les propriétés recherchées. Ces procédés de moulage, qui se sont développés récemment, sont notamment le moulage à l'état semi-solide (thixomoulage ou rhéomoulage), le In the case where a molding process is used which is better tolerant of the alloys having a greater tendency to shrinkage, the compromise between the desired properties can be further improved. These molding processes, which have developed recently, are in particular molding in the semi-solid state (thixomolding or rheomolding),

squeeze casting, le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, le moulage à modèles évaporatifs perdus ( lost foam ) sous pression isostatique, la coulée sous pression sous vide, et le moulage suivi d'une compaction isostatique à chaud (HIP). Dans ces cas, il est possible d'abaisser sensiblement la teneur en silicium en dessous de 7%, sans altérer la santé des pièces produites, ce qui conduit à une amélioration notable de la ductilité. L'abaissement de la teneur en silicium peut aller jusqu'à 2%, et son ampleur dépend des paramètres de coulée ; il n'est limité que par l'aptitude à la coulée, le comportement à la retassure et la criquabilité. squeeze casting, casting followed by forging or stamping, lost evaporative pattern casting (lost foam) under isostatic pressure, vacuum pressure casting, and casting followed by hot isostatic compaction (HIP) ). In these cases, it is possible to significantly lower the silicon content below 7%, without altering the health of the parts produced, which leads to a notable improvement in ductility. The lowering of the silicon content can go up to 2%, and its extent depends on the casting parameters; it is limited only by the aptitude for casting, the behavior in shrinkage and crackability.

Lorsqu'on utilise des alliages selon l'invention avec une teneur en silicium comprise entre 7 et 11%, et le revenu selon l'invention, par exemple pour la fabrication de pièces minces nécessitant une bonne coulabilité, on peut éviter la perte de ductilité induite par la teneur élevée en silicium en utilisant un procédé de moulage avec une vitesse de solidification élevée, conduisant à un espacement de bras de dendrites inférieur à 20 um, comme le squeeze casting, la coulée sous pression sous vide, le thixomoulage ou le rhéomoulage. When using alloys according to the invention with a silicon content of between 7 and 11%, and the tempering according to the invention, for example for the manufacture of thin parts requiring good castability, the loss of ductility can be avoided. induced by high silicon content using molding process with high solidification rate, leading to dendrite arm spacing less than 20 µm, such as squeeze casting, vacuum die casting, thixomolding or rheomolding .

Le degré de durcissement structural conduisant à une dureté HB de plus de 125 est obtenu par un revenu dans le domaine de température 170 - 190oC, d'une durée comprise entre 4 h et 20 h, la durée décroissant lorsque la température croît, comme le montre la figure où sont représentées, en fonction du temps, les duretés obtenues à des températures respectives de 170,180 et 190oC, pour un alliage à 7% de silicium contenant 0,45 ou 0,9% de cuivre. The degree of structural hardening leading to an HB hardness of more than 125 is obtained by tempering in the temperature range 170 - 190oC, lasting between 4 h and 20 h, the duration decreasing as the temperature increases, as the temperature increases. shows the figure where the hardnesses obtained at respective temperatures of 170.180 and 190oC are represented as a function of time, for a 7% silicon alloy containing 0.45 or 0.9% copper.

L'invention concerne également l'utilisation, pour le même type de pièces de sécurité, d'un alliage à basse teneur en silicium, comprise entre 2 et 6%, contenant de 0,3 à 0,7% de magnésium et moins de 0,20% de fer, les autres éléments d'addition et impuretés n'excédant pas 0,3% chacun et 1% au total. La teneur en magnésium est, de préférence, comprise entre 0,45 et 0,65%. La teneur en fer est maintenue de préférence en dessous de 0,15%, et encore mieux en dessous de 0,12%. L'alliage peut contenir de 0,05 à 0,30% de titane dans un but d'affinage, ainsi qu'un ou plusieurs éléments modificateurs ou affinants de l'eutectique, tels que le sodium à une teneur comprise entre 0,01 et 0,20%, le strontium entre 0,004 et 0,050% ou l'antimoine entre 0,03 et 0,3%. The invention also relates to the use, for the same type of security parts, of an alloy with a low silicon content, between 2 and 6%, containing from 0.3 to 0.7% of magnesium and less than 0.20% iron, other additives and impurities not exceeding 0.3% each and 1% in total. The magnesium content is preferably between 0.45 and 0.65%. The iron content is preferably kept below 0.15%, and more preferably below 0.12%. The alloy may contain from 0.05 to 0.30% titanium for the purpose of refining, as well as one or more modifying or refining elements of the eutectic, such as sodium at a content of between 0.01 and 0.20%, strontium between 0.004 and 0.050% or antimony between 0.03 and 0.3%.

Les pièces moulées en un tel alliage présentent, lorsqu'elles sont traitées à l'état T6, une résistance à la rupture au moins égale à celle de l'alliage équivalent à 7% de silicium, et un allongement supérieur, ce qui leur confère un indice de qualité Q nettement supérieur, de l'ordre de 515 MPa, au lieu de 480 à 485 MPa. Cet indice de qualité Q = Rm + 150 log A a été défini dans l'article de M. Drouzy, S. Jacob et M. The parts cast in such an alloy have, when they are treated in the T6 state, a breaking strength at least equal to that of the alloy equivalent to 7% silicon, and a higher elongation, which gives them a much higher quality index Q, of the order of 515 MPa, instead of 480 to 485 MPa. This quality index Q = Rm + 150 log A was defined in the article by M. Drouzy, S. Jacob and M.

Richard du Centre Technique des Industries de la Fonderie Le diagramme charge de rupture allongement des alliages d'aluminium. L'indice de qualité. Application aux A-S7G. , Fonderie, no 355, avril 1976, pp. 139-147. Cet indice est un bon indicateur de la performance mécanique globale de ce type d'alliages. Richard from the Center Technique des Industries de la Fonderie The breaking load elongation diagram of aluminum alloys. The quality index. Application to A-S7G. , Foundry, no 355, April 1976, pp. 139-147. This index is a good indicator of the overall mechanical performance of this type of alloy.

Exemples Exemple 1 On a coulé sous forme d'éprouvettes coquille de diamètre 18 mm selon la norme NF A 57-702 les 3 alliages A, B et C de composition (en % en poids) indiquée au tableau 1, qui ne diffèrent, pour l'essentiel, que par leur teneur en cuivre. Tableau 1

Examples Example 1 The 3 alloys A, B and C of composition (in% by weight) indicated in Table 1, which do not differ, were cast in the form of shell test pieces with a diameter of 18 mm according to standard NF A 57-702. the main thing, only by their copper content. Table 1

<tb>
<tb> Alliage <SEP> Si <SEP> Fe <SEP> Cu <SEP> Mg <SEP> Ti
<tb> A <SEP> 6, <SEP> 95 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 0, <SEP> 12
<tb> B <SEP> 6, <SEP> 85 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP> 0, <SEP> 13
<tb> C <SEP> 6, <SEP> 87 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 94 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP> 0, <SEP> 13
<tb>
Après coulée, les éprouvettes sont soumises à une compaction isostatique à chaud destinée à éliminer toute microporosité, cette compaction étant représentative des divers procédés de moulage comportant une phase de compaction sous haute pression pendant la solidification, comme la coulée sous pression, le squeeze casting, le thixomoulage, le rhéomoulage ou le moulage à modèles perdus évaporatifs sous pression isostatique, ou après la solidification, comme le moulage-matriçage. <tb>
<tb> Alloy <SEP> Si <SEP> Fe <SEP> Cu <SEP> Mg <SEP> Ti
<tb> A <SEP> 6, <SEP> 95 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 0, <SEP> 12
<tb> B <SEP> 6, <SEP> 85 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP> 0, <SEP> 13
<tb> C <SEP> 6, <SEP> 87 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 94 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP> 0, <SEP> 13
<tb>
After casting, the test pieces are subjected to hot isostatic compaction intended to eliminate any microporosity, this compaction being representative of the various molding processes comprising a high pressure compaction phase during solidification, such as pressure casting, squeeze casting, thixomolding, rheomolding or die-casting evaporative under isostatic pressure, or after solidification, such as die-forging.

Les éprouvettes ont été ensuite mises en solution avec des paliers préliminaires destinés à remettre en solution les eutectiques contenant du cuivre, et un palier principal d'homogénéisation et de globulisation du silicium eutectique de 16 h à

530oC. Elles sont ensuite trempées à l'eau et soumises aux traitements de revenu indiqués au tableau 2. Le revenu de 6 h à 160oC est conforme à l'art antérieur, les revenus de 10 h et 16 h à 170oC sont conformes à l'invention. Le tableau 2 indique les caractéristiques mécaniques statiques des éprouvettes traitées : - résistance à la rupture Rm (en MPa) limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement RpO, 2 (en MPa) - allongement à la rupture A (en %) - dureté Brinell (HB) On indique également l'indice de qualité Q = Rm + 150 log A. Tableau 2

The test pieces were then put into solution with preliminary stages intended to redissolve the eutectics containing copper, and a main stage for homogenization and globulization of the eutectic silicon from 16 h to

530oC. They are then soaked in water and subjected to the tempering treatments indicated in Table 2. The tempering of 6 h at 160 ° C is in accordance with the prior art, the tempers of 10 h and 16 h at 170 ° C are in accordance with the invention. . Table 2 indicates the static mechanical characteristics of the treated specimens: - tensile strength Rm (in MPa) conventional yield strength at 0.2% elongation RpO, 2 (in MPa) - elongation at break A (in %) - Brinell hardness (HB) We also indicate the quality index Q = Rm + 150 log A. Table 2

<tb>
<tb> Alliage <SEP> Revenu <SEP> Rm <SEP> RpO, <SEP> 2 <SEP> A <SEP> HB <SEP> Q
<tb> A <SEP> 6h-160 319 <SEP> 243 <SEP> 12, <SEP> 8 <SEP> 119 <SEP> 485
<tb> A <SEP> 10h-170 <SEP> 343 <SEP> 304 <SEP> 8,3 <SEP> 124 <SEP> 480
<tb> A <SEP> 16h-170 <SEP> 341 <SEP> 309 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 125 <SEP> 474
<tb> B <SEP> 6h-160 '345 <SEP> 246 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 114 <SEP> 518
<tb> B <SEP> 16h-170 <SEP> 374 <SEP> 320 <SEP> 8,3 <SEP> 128 <SEP> 512
<tb> C <SEP> 6h-160 361 <SEP> 244 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 115 <SEP> 540
<tb> C <SEP> 16h-170 <SEP> 388 <SEP> 320 <SEP> 9,1 <SEP> 131 <SEP> 532
<tb> <tb>
<tb> Alloy <SEP> Income <SEP> Rm <SEP> RpO, <SEP> 2 <SEP> A <SEP> HB <SEP> Q
<tb> A <SEP> 6h-160 319 <SEP> 243 <SEP> 12, <SEP> 8 <SEP> 119 <SEP> 485
<tb> A <SEP> 10h-170 <SEP> 343 <SEP> 304 <SEP> 8.3 <SEP> 124 <SEP> 480
<tb> A <SEP> 16h-170 <SEP> 341 <SEP> 309 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 125 <SEP> 474
<tb> B <SEP> 6h-160 '345 <SEP> 246 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 114 <SEP> 518
<tb> B <SEP> 16h-170 <SEP> 374 <SEP> 320 <SEP> 8.3 <SEP> 128 <SEP> 512
<tb> C <SEP> 6h-160 361 <SEP> 244 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 115 <SEP> 540
<tb> C <SEP> 16h-170 <SEP> 388 <SEP> 320 <SEP> 9.1 <SEP> 131 <SEP> 532
<tb>

On constate que, pour les alliages au cuivre B et C, la résistance à la rupture Rm et la limite élastique Rpo, 2 augmentent par rapport à l'alliage A avec le revenu selon l'invention, alors que Rpo, 2 est pratiquement inchangée avec le revenu de l'art antérieur. Avec le revenu selon l'invention, l'allongement, contrairement à ce qu'on aurait pu attendre, ne diminue pas, et augmente même légèrement avec la teneur en cuivre, ce qui, compte tenu de l'augmentation de Rm améliore substantiellement l'indice de qualité Q.

It is noted that, for the copper alloys B and C, the breaking strength Rm and the elastic limit Rpo, 2 increase compared to the alloy A with the tempering according to the invention, while Rpo, 2 is practically unchanged. with the income of the prior art. With the tempering according to the invention, the elongation, contrary to what one might have expected, does not decrease, and even increases slightly with the copper content, which, taking into account the increase in Rm, substantially improves l 'Q quality index.

A partir des mêmes éprouvettes d'alliage B et C, on a usiné des éprouvettes plates d'épaisseur 2 mm qu'on a soumises à l'essai de corrosion sous contrainte par immersion-émersion dans l'eau de mer artificielle suivant la norme ASTM G49, avec des contraintes égales à 75% de la limite d'élasticité mentionnée au tableau 2. Les résultats sont repris au tableau 3 : Tableau 3

From the same specimens of alloy B and C, flat specimens of 2 mm thickness were machined which were subjected to the stress corrosion test by immersion-emersion in artificial sea water according to the standard. ASTM G49, with stresses equal to 75% of the yield strength mentioned in Table 2. The results are shown in Table 3: Table 3

<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> Cu <SEP> Revenu <SEP> Rupture <SEP> des <SEP> éprouvettes
<tb> 0,45% <SEP> 6h-160 C100% <SEP> rompent <SEP> entre <SEP> 5 <SEP> et
<tb> 11J
<tb> 0,45% <SEP> 16h-170 C100% <SEP> résistent <SEP> plus <SEP> de <SEP> 60 <SEP> j
<tb> 0,90% <SEP> 6h-160 C100% <SEP> rompent <SEP> entre <SEP> 5 <SEP> et <SEP> 7j
<tb> 0,90% <SEP> 16h-170 C75% <SEP> résistent <SEP> > <SEP> 60j, <SEP> 25%
<tb> rompent <SEP> entre <SEP> 15 <SEP> et <SEP> 60 <SEP> j
<tb>
On constate que le revenu selon l'invention améliore très nettement la résistance à la corrosion sous contrainte par rapport au revenu T6. Exemple 2 On a préparé, dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, des éprouvettes en 3 alliages D, E et F à 4% de silicium, dont la composition (% en poids) est indiquée au tableau 4 : Tableau 4

<tb>
<tb> Content <SEP> in <SEP> Cu <SEP> Income <SEP> Breakage <SEP> of the <SEP> specimens
<tb> 0.45% <SEP> 6h-160 C100% <SEP> break <SEP> between <SEP> 5 <SEP> and
<tb> 11J
<tb> 0.45% <SEP> 16h-170 C100% <SEP> resist <SEP> plus <SEP> of <SEP> 60 <SEP> j
<tb> 0.90% <SEP> 6h-160 C100% <SEP> break <SEP> between <SEP> 5 <SEP> and <SEP> 7d
<tb> 0.90% <SEP> 16h-170 C75% <SEP> resist <SEP>><SEP> 60d, <SEP> 25%
<tb> break <SEP> between <SEP> 15 <SEP> and <SEP> 60 <SEP> j
<tb>
It can be seen that the tempering according to the invention very clearly improves the resistance to stress corrosion with respect to the T6 tempering. Example 2 Test specimens made of 3 alloys D, E and F containing 4% silicon were prepared under the same conditions as in Example 1, the composition (% by weight) of which is indicated in Table 4: Table 4

<tb>
<tb> Alliage <SEP> Ti
<tb> D <SEP> 4,0 <SEP> 0,11 <SEP> 0,03 <SEP> 0,63 <SEP> 0,13
<tb> E <SEP> 3,9 <SEP> 0,08 <SEP> 0,44 <SEP> 0,63 <SEP> 0,13
<tb> F <SEP> 4,1 <SEP> 0,09 <SEP> 0,85 <SEP> 0,64 <SEP> 0,13
<tb> <tb>
<tb> Alloy <SEP> Ti
<tb> D <SEP> 4.0 <SEP> 0.11 <SEP> 0.03 <SEP> 0.63 <SEP> 0.13
<tb> E <SEP> 3.9 <SEP> 0.08 <SEP> 0.44 <SEP> 0.63 <SEP> 0.13
<tb> F <SEP> 4.1 <SEP> 0.09 <SEP> 0.85 <SEP> 0.64 <SEP> 0.13
<tb>

On a mesuré, après différents revenus, les mêmes paramètres que dans l'exemple 1, qui sont indiqués au tableau 5 : Tableau 5

The same parameters as in Example 1, which are shown in Table 5, were measured after different incomes: Table 5

<tb>
<tb> Alliage <SEP> Revenu <SEP> Rm <SEP> Rpo, <SEP> 2 <SEP> A <SEP> HB <SEP> Q
<tb> D <SEP> 6h/160oC <SEP> 342 <SEP> 266 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 119 <SEP> 518
<tb> 1510h/170 C <SEP> 358 <SEP> 309 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> 124 <SEP> 515
<tb> E <SEP> 16h/170 C <SEP> 378 <SEP> 322 <SEP> 11,6 <SEP> 132 <SEP> 538
<tb> F <SEP> 16h/170 C <SEP> 388 <SEP> 319 <SEP> 9,3 <SEP> 132 <SEP> 533
<tb>
On constate tout d'abord que l'alliage D sans cuivre à 4% de silicium présente, par rapport à l'alliage A de l'exemple 1 à 7% de silicium, et quel que soit le revenu pratiqué, une résistance mécanique et un allongement supérieurs, et donc un indice de qualité substantiellement amélioré. <tb>
<tb> Alloy <SEP> Income <SEP> Rm <SEP> Rpo, <SEP> 2 <SEP> A <SEP> HB <SEP> Q
<tb> D <SEP> 6h / 160oC <SEP> 342 <SEP> 266 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 119 <SEP> 518
<tb> 1510h / 170 C <SEP> 358 <SEP> 309 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> 124 <SEP> 515
<tb> E <SEP> 16h / 170 C <SEP> 378 <SEP> 322 <SEP> 11.6 <SEP> 132 <SEP> 538
<tb> F <SEP> 16h / 170 C <SEP> 388 <SEP> 319 <SEP> 9.3 <SEP> 132 <SEP> 533
<tb>
It is first of all noted that the alloy D without copper containing 4% silicon has, compared with the alloy A of Example 1, 7% silicon, and whatever the tempering applied, a mechanical resistance and higher elongation, and therefore a substantially improved quality index.

On constate ensuite qu'avec les alliages au cuivre et le revenu selon l'invention, on améliore à la fois, par rapport à l'alliage sans cuivre, la résistance à la rupture, la limite élastique et l'indice de qualité, du fait que l'allongement, contrairement à ce qu'on aurait pu attendre, ne diminue pas, et même augmente légèrement. It is then observed that with the copper alloys and the tempering according to the invention, the breaking strength, the elastic limit and the quality index are improved at the same time, compared with the alloy without copper. that the elongation, contrary to what one might have expected, does not decrease, and even increases slightly.

Exemple 3 On a remplacé les alliages E et F de l'exemple 2 par des alliages E'et F', de même composition à l'exception du fer, leur teneur en fer étant portée respectivement à 0,18 et 0,16%. Avec le même traitement thermique comportant un revenu de 16 h à 170 C, on obtient des allongements A respectifs de 7,5% et 6,8%, soit une baisse respective de 35% et 27%.Example 3 The alloys E and F of Example 2 were replaced by alloys E ′ and F ′, of the same composition except for iron, their iron content being respectively brought to 0.18 and 0.16%. . With the same heat treatment comprising a tempering of 16 h at 170 ° C., respective elongations A of 7.5% and 6.8% are obtained, ie a respective decrease of 35% and 27%.

Claims

1. Safety part with high mechanical strength and good ductility, cast in Al-Si alloy of composition (% by weight):

Si: 2-11 Mg: 0, 3-0, 7 Cu: 0, 3-0, 9 other elements <1 each and <2 in total, remainder of aluminum, and heat treated by dissolving, quenching and tempering leading to a hardness of over 125 Brinell.

2. Security part according to claim 1, characterized in that the Mg content is between 0.5 and 0.7%.

3. Security part according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Cu content is between 0.3 and 0.6%.

4. Security part according to one of claims 1 to 3, characterized in that it contains 0.05 to 0.3% Ti.

5. Security part according to one of claims 1 to 4, characterized in that it contains less than 0.15%, and preferably less than 0.12%, of iron.

6. Security part according to one of claims 1 to 5, characterized in that it contains at least one modifying or refining element of the eutectic, such as sodium (between 0.001 and 0.020%), strontium (between 0.004 and 0.050%) and antimony (between 0.03 and 0.30%).

7. Security part according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Si content is between 2 and 7%.

8. Security part according to claim 7, characterized in that it is molded using a molding process belonging to the group: molding in the semi-state.

solid (thixomolding), squeeze casting, casting followed by forging or stamping, casting with lost evaporative models under isostatic pressure, vacuum pressure casting, and casting followed by hot isostatic compaction (HIP).

9. Security part according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Si content is between 7 and 11%.

10. Security part according to claim 9, characterized in that it is molded using a molding process with a high solidification rate, resulting in a dendrite arm spacing of less than 20 µm.

11. Security part according to one of claims 1 to 10, characterized in that the tempering is carried out at a temperature between 170 and 190oC for a period of 4 to 20 h.

12. Safety part with high mechanical strength and good ductility, cast in Al-Si alloy of composition (% by weight):

If: 2-11 Mg: 0.3-0.7 Fe <0.20 other elements <0.3 each and <1 in total, remainder of aluminum, and heat treated by dissolving, quenching and tempering leading to at a quality index Q = Rm + 150 log A> 485 MPa.

13. Security part according to claim 12, characterized in that the content of

Mg is between 0.45 and 0.65%.

14. Security part according to one of claims 12 or 13, characterized in that it contains 0.05 to 0.3% Ti.

15. Security part according to one of claims 12 to 14, characterized in that it contains less than 0.15%, and preferably less than 0.12%, of iron.

13

16. Security part according to one of claims 12 to 15, characterized in that it contains at least one modifying or refining element of the eutectic, such as sodium (between 0, 001 and 0, 020%), strontium (between 0, 004 and 0, 050%) and antimony (between 0, 03 and 0, 30%).