FR2825376A1

FR2825376A1 - Fabrication of a wear resistant molded article from a molten hyper-eutectic aluminum-silicon alloy containing copper held at a predetermined temperature to regulate the metallurgical structure before casting

Info

Publication number: FR2825376A1
Application number: FR0203168A
Authority: FR
Inventors: Haruyasu Kattoh; Hiroshi Horikawa; Akio Hashimoto; Satoru Suzuki
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: FR2825376B1; JP2002356755A; MY153928A

Abstract

A method for the fabrication of a molded wear resistant article of Al-Si hyper-eutectic alloy containing Cu consists of: (a) preparing a molten Al-Si hyper-eutectic alloy containing 14 - 18% by wt. of Si, 0.001 - 0.02% by wt. of P and 2 - 5% by wt. of Cu; (b) receiving the molten alloy in a soaking furnace for casting; (c) maintaining the molten alloy at a temperature in a range of (23 asterisk % Si+387) deg C to (23 asterisk % Si+357) deg C; (d) pouring the molten alloy from the furnace into a casting mould.

Description

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un article moulé en alliage Al-Si hyper-eutectique contenant du Cu, résistant à l'usure, utile en tant qu'élément à glissement tel qu'un bloc-cylindres pour un véhicule, à moteur. The invention relates to a method for manufacturing a wear resistant Cu-containing hyper-eutectic Al-Si alloy article useful as a sliding element such as a cylinder block for a vehicle. with motor.

Un alliage Al-Si hyper-eutectique a été utilisé jusqu'à présent sous la forme d'un article moulé ayant une bonne capacité d'amortissement et une bonne résistance à l'usure dues à la précipitation de Si primaire dans sa matrice. Cependant, le Si primaire risque de former par croissance des particules grossières lorsque l'alliage à l'état fondu est refroidi à une basse vitesse lors de la coulée. Les particules grossières provoquent une fissuration du Si primaire, une dégradation de la résistance à l'usure et également l'apparition de défauts tels que la formation d'éclats partant du Si primaire pendant l'usinage. L'effet du Si primaire sur la résistance à l'usure est insuffisant si le Si primaire est réparti non uniformément ou en particules de dimensions trop petites. A hyper-eutectic Al-Si alloy has heretofore been used in the form of a molded article having good damping capability and good wear resistance due to the precipitation of primary Si in its matrix. However, the primary Si may coarsely form by growth when the molten alloy is cooled at a low speed during casting. The coarse particles cause cracking of the primary Si, deterioration of the wear resistance and also the appearance of defects such as the formation of chips from the primary Si during machining. The effect of the primary Si on the wear resistance is insufficient if the primary Si is distributed unevenly or in particles of too small dimensions.

Pour assurer une bonne résistance à l'usure et une bonne usinabilité d'un article moulé, le Si primaire doit être réparti uniformément en particules de dimensions appropriées allant de 7 à 30 um, avantageusement de 10 à 20 um. Une dispersion uniforme du Si primaire fin est réalisée par refroidissement de l'alliage fondu à une vitesse relativement plus élevée dans une zone dans laquelle le Si primaire est précipité, entre les températures de liquidus et de solidus au cours de la coulée. Par ailleurs, la croissance du Si primaire jusqu'à une dimension de particules appropriée est maîtrisée en maintenant l'alliage en fusion pendant un moment dans une zone entre les températures de liquidus et de solidus afin de favoriser la croissance du Si primaire, comme décrit dans le document JP 11-222636A1. To ensure good wear resistance and good machinability of a molded article, the primary Si must be uniformly distributed into particles of appropriate size ranging from 7 to 30 μm, preferably 10 to 20 μm. A uniform dispersion of the fine primary Si is achieved by cooling the molten alloy at a relatively higher rate in an area where the primary Si is precipitated, between the liquidus and solidus temperatures during casting. On the other hand, the growth of the primary Si to an appropriate particle size is controlled by keeping the alloy molten for a moment in an area between the liquidus and solidus temperatures to promote the growth of the primary Si, as described in JP 11-222636A1.

On obtient une minimisation du Si primaire par l'addition de P, lequel génère un noyau hétérogène d'AlP The primary Si is minimized by the addition of P, which generates a heterogeneous AlP nucleus.

servant de germes pour la précipitation de Si primaire, en un alliage Al-Si hyper-eutectique. Le Si primaire est précipité sous forme de nombreuses particules en présence du noyau hétérogène d'AlP, en sorte que le Si primaire est minimisé sans former par croissance des particules grossières. Cependant, si l'on fait fondre l'alliage ou si on le maintient à une température relativement plus basse, le noyau hétérogène d'AlP croît et coagule dans l'alliage en fusion. Par conséquent, son effet sur la minimisation du Si primaire est diminué. Pour éviter cette invalidité, on fait fondre l'alliage Al-Si hyper-eutectique à une

température de 850 à 900 C et on le maintient à une température de 800 C ou plus avant la coulée. Par exemple, un alliage Al-Si contenant 18 % de Si en masse est maintenu à 850 C. serving as seeds for the precipitation of primary Si, a hyper-eutectic Al-Si alloy. The primary Si is precipitated in the form of many particles in the presence of the heterogeneous ring of AlP, so that the primary Si is minimized without growth of coarse particles. However, if the alloy is melted or maintained at a relatively lower temperature, the heterogeneous ring of AlP grows and coagulates in the molten alloy. Therefore, its effect on the minimization of primary Si is decreased. To avoid this disability, the hyper-eutectic Al-Si alloy is melted to a

temperature of 850 to 900 C and maintained at a temperature of 800 C or more before casting. For example, an Al-Si alloy containing 18% Si by weight is maintained at 850 C.

Lorsqu'on fait fondre un alliage Al-Si hypereutectique et qu'on le maintient à une température plus élevée avant la coulée, des défauts de coulée tels que l'absorption de gaz et l'inclusion d'oxydes risquent d'être introduits dans un article moulé. Ces défauts provoquent une dégradation des propriétés mécaniques. La température plus élevée de fusion ou de maintien augmente également la consommation d'énergie et raccourcit la durée de vie de la matière réfractaire d'un four ou d'un moule de coulée, ce qui entraîne une élévation du coût de production. When melting a hypereutectic Al-Si alloy and maintaining it at a higher temperature prior to casting, casting defects such as gas absorption and inclusion of oxides may be introduced into the process. a molded article. These defects cause a degradation of the mechanical properties. The higher melting or holding temperature also increases the energy consumption and shortens the life of the refractory material of a furnace or casting mold, resulting in an increase in the cost of production.

Pour maintenir l'effet de l'AlP sur la minimisation du Si primaire sans élever excessivement la température de fusion ou de maintien, les inventeurs ont proposé un procédé de régulation de la température de maintien d'un alliage Al-Si hyper-eutectique en fonction de la teneur en Si, comme décrit dans le document JP 11-222636A1. Conformément au procédé proposé, l'alliage Al-Si hypereutectique reçu dans un four de maintien est maintenu à une température dans une plage de (24,6 x % de Sic à (24,6 x % de Si+324) OC avant la coulée. Un tel traitement de maintien conserve l'AlP dans un état minimisant In order to maintain the effect of AlP on the minimization of the primary Si without raising the melting or holding temperature excessively, the inventors have proposed a method for regulating the holding temperature of a hyper-eutectic Al-Si alloy in according to the Si content, as described in JP 11-222636A1. In accordance with the proposed method, the hypereutectic Al-Si alloy received in a holding furnace is maintained at a temperature in a range of (24.6 x% Sic to (24.6 x% Si + 324) OC before Such a maintenance treatment keeps the AlP in a minimizing state.

efficacement le Si primaire et améliorant la résistance à l'usure et la capacité d'amortissement d'un article moulé. effectively the primary Si and improving the wear resistance and damping capacity of a molded article.

Il est connu que l'addition de quelques % de Cu à un alliage Al-Si hyper-eutectique améliore la résistance mécanique d'un article moulé. Le traitement de maintien n'est pas efficace pour un tel alliage Al-Si hypereutectique contenant du Cu. Même lorsque l'alliage Al-Si hyper-eutectique contenant du Cu est maintenu à une température supérieure à (24,6 x % de Si+324) C dans un four de maintien, puis est coulé pour la fabrication d'un élément mécanique, le Si primaire croît souvent en particules grossières du fait d'un effet de minimisation insuffisant. It is known that the addition of a few% Cu to a hyper-eutectic Al-Si alloy improves the strength of a molded article. The holding treatment is not effective for such a hypereutectic Al-Si alloy containing Cu. Even when the Cu-containing hyper-eutectic Al-Si alloy is maintained at a temperature greater than (24.6 x% Si + 324) C in a holding furnace and then cast for the manufacture of a mechanical element the primary Si often grows in coarse particles because of an insufficient minimizing effect.

L'invention vise à procurer un article moulé en alliage Al-Si hyper-euctectique contenant du Cu, ayant une excellente résistance à l'usure et une excellente usinabilité. The object of the invention is to provide a molded article of Cu-containing hyper-eutectic Al-Si alloy having excellent wear resistance and excellent machinability.

L'invention propose un procédé nouveau de fabrication d'un article moulé résistant à l'usure en alliage Al-Si hyper-eutectique contenant du Cu. Conformément au procédé nouveau proposé, un alliage Al-Si hyper-eutectique fondu, contenant 14,0 à 18,0 % en masse de Si, 0,001 à 0,02 % en masse de P et 2,0 à 5,0 % en masse de Cu est reçu dans un four de maintien et est maintenu à une température dans une plage allant de (23 x % de Si+357) OC à (23 x % de Si+387) C, puis est versé du four de maintien dans un moule de coulée. The invention provides a novel method of manufacturing a wear-resistant molded article of Cu-containing hyper-eutectic Al-Si alloy. According to the proposed novel process, a molten hyper-eutectic Al-Si alloy containing 14.0 to 18.0 wt% Si, 0.001 to 0.02 wt% P and 2.0 to 5.0 wt%. Cu mass is received in a holding furnace and is maintained at a temperature in a range from (23 x% Si + 357) OC to (23 x% Si + 387) C, and then poured from the holding furnace in a casting mold.

L'article moulé obtenu de cette manière est composé d'une structure métallurgique ayant du Si primaire régulé à une dimension moyenne de particules de 7 à 30 um. The molded article obtained in this manner is composed of a metallurgical structure having controlled primary Si at a mean particle size of 7 to 30 μm.

L'alliage Al-Si hyper-eutectique peut contenir en outre 0,1 à 1,0 % en masse de Mg en plus du Si, du P et du Cu. Les teneurs en Fe et Ca sont ajustées de façon à ne pas dépasser 1,5 % en masse et 0,005 % en masse, respectivement. On peut additionner à l'alliage Al-Si au moins un ou plusieurs de 0,3 à 0,8 % en masse de Mn, 0,05 à 0,3 % en masse de Cr, 0,01 à 0,30 % en masse de Ti et The hyper-eutectic Al-Si alloy may further contain 0.1 to 1.0% by weight of Mg in addition to Si, P and Cu. The contents of Fe and Ca are adjusted so as not to exceed 1.5% by weight and 0.005% by weight, respectively. Al-Si may be added to at least one or more of 0.3 to 0.8% by weight of Mn, 0.05 to 0.3% by weight of Cr, 0.01 to 0.30% in mass of Ti and

0,0005 à 0,01 % en masse de B. 0.0005 to 0.01% by weight of B.

Il est également souhaitable de refroidir l'alliage Al-Si fondu à une vitesse moyenne de refroidissement de 2 à 1000 C par seconde dans une plage allant d'une température de liquidus jusqu'à (23 x % de Si+357) C, afin de réguler uniformément la dimension des particules du Si primaire. It is also desirable to cool the molten Al-Si alloy at an average cooling rate of 2 to 1000 C per second in a range from a liquidus temperature to (23 x% Si + 357) C, in order to uniformly regulate the particle size of the primary Si.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est un graphique qui montre l'effet de la vitesse de refroidissement (indiquée par 0) dans une plage allant de (23 x % de Si+357) C jusqu'à une température de liquidus et d'une température de refroidissement (indiquée par A) dans une plage allant d'une température de liquidus jusqu'à une température de solidus sur un nombre (/min2) de Si primaire précipité dans une matrice d'un alliage d'Al contenant 15,1 % en masse de Si et 2,9 % en masse de Cu ; la figure 2 est un graphique qui montre un effet de la température de maintien sur la dimension moyenne des particules et un nombre de particules de Si primaire précipité dans une matrice d'un alliage d'Al et 13,7 % de Si hyper-eutectique NO 1, contenant du cuivre ; la figure 3 est un graphique montrant l'effet de la température de maintien sur la dimension moyenne des particules et le nombre de particules de Si primaire précipité dans un alliage hyper-eutectique NO 2 d'Al et de 15,4 % de Si contenant du Cu ; la figure 4 est un graphique montrant l'effet de la température de maintien sur la dimension moyenne des particules et le nombre de particules de Si primaire précipité dans un alliage hyper-eutectique NO 3 d'Al et de 16,4 % de Si contenant du Cu ; la figure 5 est un graphique qui montre l'effet de la température de maintien sur la dimension moyenne des particules et le nombre de particules de Si primaire précipité dans un alliage hyper-eutectique NO 4 d'Al et de The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which: FIG. 1 is a graph which shows the effect of the cooling rate (indicated by 0) in a range from (23 x% Si + 357) C to a liquidus temperature and a cooling temperature (indicated by A) in a range from a liquidus temperature to a solidus temperature over a number ( / min2) primary Si precipitated in an Al alloy matrix containing 15.1 wt% Si and 2.9 wt% Cu; FIG. 2 is a graph which shows an effect of the holding temperature on the average particle size and a number of primary Si particles precipitated in an Al alloy matrix and 13.7% hyper-eutectic Si. NO 1, containing copper; FIG. 3 is a graph showing the effect of the holding temperature on the average particle size and the number of primary Si particles precipitated in a hyper-eutectic alloy NO 2 of Al and 15.4% of Si containing Cu; FIG. 4 is a graph showing the effect of the holding temperature on the average particle size and the number of primary Si particles precipitated in a Al-hyper-eutectic alloy NO 3 and 16.4% Si containing Cu; FIG. 5 is a graph which shows the effect of the holding temperature on the average particle size and the number of primary Si particles precipitated in an Al-hyper-eutectic alloy NO 4 and

17,0 % de Si contenant du Cu ; la figure 6 est un graphique qui montre la relation entre un point d'inflexion et la teneur en Si dans les alliages Al-Si hyper-eutectiques NO 1 à 4 dans l'état fondu ; la figure 7a est une photographie au microscope qui montre la structure métallurgique d'un article moulé fabriqué en refroidissant un alliage Al-Si hyper-eutectique contenant 15,0 % en masse de Si, 0,01 % en masse de P et 3,0 % en masse de Cu à une vitesse de refroidissement de 1, 6 C/seconde ; la figure 7b est une photographie au microscope qui montre la structure métallurgique d'un article moulé fabriqué en refroidissant un alliage Al-Si hyper-eutectique contenant 15,0 % en masse de Si, 0,01 % en masse de P et 3,0 % en masse de Cu à une vitesse de refroidissement de 3, 4 C/seconde ; la figure 7c est une photographie au microscope qui montre la structure métallurgique d'un article moulé fabriqué en refroidissant un alliage Al-Si hyper-eutectique contenant 15,0 % en masse de Si, 0,01 % en masse de P et 3,0 % en masse de Cu à une vitesse de refroidissement de 122 C/seconde ; et la figure 7d est une photographie au microscope qui montre la structure métallurgique d'un article moulé fabriqué en refroidissant un alliage Al-Si hyper-eutectique contenant 15,0 % en masse de Si, 0,01 % en masse de P et 3,0 % en masse de Cu à une vitesse de refroidissement de 1000 C/seconde. 17.0% Si containing Cu; Fig. 6 is a graph showing the relationship between an inflection point and Si content in hyper-eutectic Al-Si alloys NO 1 to 4 in the molten state; Fig. 7a is a microscope photograph showing the metallurgical structure of a molded article made by cooling a hyper-eutectic Al-Si alloy containing 15.0 wt% Si, 0.01 wt% P and 3, 0% by weight Cu at a cooling rate of 1.6 C / sec; Fig. 7b is a microscope photograph showing the metallurgical structure of a molded article made by cooling a hyper-eutectic Al-Si alloy containing 15.0 wt% Si, 0.01 wt% P and 3, 0% by weight of Cu at a cooling rate of 3.4 C / sec; Fig. 7c is a microscope photograph showing the metallurgical structure of a molded article made by cooling a hyper-eutectic Al-Si alloy containing 15.0 wt% Si, 0.01 wt% P and 3, 0% by weight of Cu at a cooling rate of 122 C / sec; and Fig. 7d is a microscope photograph showing the metallurgical structure of a molded article manufactured by cooling a hyper-eutectic Al-Si alloy containing 15.0 wt% Si, 0.01 wt% P and 3 , 0% by weight of Cu at a cooling rate of 1000 C / second.

Un alliage Al-Si hyper-eutectique auquel la présente invention peut être appliquée possède une composition telle que la suivante :
Si : 14,0 à 18,0 % en masse
Le Si est un élément important pour la précipitation du Si primaire, qui améliore la résistance à l'usure, dans un alliage Al-Si. La précipitation de Si primaire en A hyper-eutectic Al-Si alloy to which the present invention may be applied has a composition such as the following:
Si: 14.0 to 18.0% by weight
Si is an important element for the precipitation of primary Si, which improves wear resistance, in an Al-Si alloy. The precipitation of primary Si in

particules d'une dimension requise pour améliorer la résistance à l'usure est relevée à une teneur en Si non inférieure à 14,0 % en masse. Cependant, une addition excessive de Si, supérieure à 18,0 % en masse, provoque une élévation de la température de solidus, une dégradation de la coulabilité, une dispersion non uniforme du Si primaire et une croissance défavorable du Si primaire en particules grossières, aboutissant à une mauvaise résistance au choc et à la fatigue. particles of a size required to improve the wear resistance is measured at a Si content of not less than 14.0% by mass. However, an excessive addition of Si, greater than 18.0% by mass, causes a rise in the solidus temperature, a degradation of the flowability, a non-uniform dispersion of the primary Si and an unfavorable growth of the primary Si in coarse particles, resulting in poor resistance to shock and fatigue.

P : 0,001 à 0,02 % en masse
Le P additionné à l'alliage Al-Si hyper-eutectique génère un noyau hétérogène AlP, qui sert de germes pour la précipitation du Si primaire. La génération du noyau hétérogène suffisant pour minimiser le Si primaire est relevée à une teneur en P non inférieure à 0,001 % en masse. L'effet de P est saturé à 0,02 % en masse, et une addition excessive de P au-dessus de 0,02 % en masse dégrade de façon défavorable la coulabilité, par exemple la fluidité de l'alliage Al-Si. La teneur en P dans l'alliage Al-Si est réglée à une valeur prédéterminée par addition directe d'une source de P à l'alliage Al-Si à l'état fondu ou par l'utilisation d'un alliage mère contenant P en tant que matière brute pour la fusion. P: 0.001 to 0.02% by weight
The P added to the hyper-eutectic Al-Si alloy generates a heterogeneous AlP nucleus, which serves as seeds for the precipitation of the primary Si. The generation of the heterogeneous nucleus sufficient to minimize the primary Si is recorded at a P content of not less than 0.001% by mass. The effect of P is saturated at 0.02% by weight, and an excessive addition of P above 0.02% by weight adversely degrades the flowability, for example the fluidity of the Al-Si alloy. The P content in the Al-Si alloy is set to a predetermined value by direct addition of a source of P to the Al-Si alloy in the molten state or by the use of a parent alloy containing P as a raw material for the fusion.

Cu : 2,0 à 5,0 % en masse
Le Cu est un élément d'alliage, qui renforce une matrice et améliore ainsi la solidité et la résistance à l'usure de l'alliage Al-Si. Cet effet est relevé à une teneur en Cu non inférieure à 2,0 % en masse. Cependant, une addition excessive de Cu au-delà de 5,0 % en masse provoque une augmentation de la cavité de retrait et aussi une dégradation de la résistance à la corrosion. Cu: 2.0 to 5.0% by weight
Cu is an alloying element, which reinforces a matrix and thus improves the strength and wear resistance of the Al-Si alloy. This effect is noted at a Cu content of not less than 2.0% by weight. However, excessive Cu addition above 5.0 mass% causes an increase in the shrinkage cavity and also a degradation of the corrosion resistance.

L'alliage Al-Si contient essentiellement Si, P et Cu. The Al-Si alloy essentially contains Si, P and Cu.

D'autres éléments d'alliages peuvent être ajoutés facultativement à l'alliage Al-Si dans les proportions indiquées ci-dessous. Other alloying elements may optionally be added to the Al-Si alloy in the proportions indicated below.

Mg : O, l à 1,0 % en masse
Le Mg est un élément qui améliore la dureté, la résistance à l'usure et la propriété mécanique de l'alliage Al-Si. Ces effets sont relevés à une teneur en Mg non inférieure à 0,1 % en masse, mais une addition excessive de Mg au-delà de 1,0 % en masse entraîne une mauvaise ténacité. Mg: 0.1% to 1.0% by weight
Mg is an element that improves the hardness, wear resistance and mechanical property of the Al-Si alloy. These effects are noted at a Mg content of not less than 0.1% by weight, but an excessive addition of Mg above 1.0% by weight leads to poor toughness.

Fe : non supérieur à 1,5 % en masse
Le Fe génère des précipités fins tels que des composés intermétalliques Al-Si-Fe et Al-Si-Fe-Mn-Cr ayant pour effet d'améliorer la résistance à l'usure. Cependant, l'inclusion de Fe dans une proportion excessive favorise la génération de précipités grossiers de Al-Fe, ce qui provoque l'apparition de micropores, dans des parties refroidies lentement et des points chauds. Etant donné que les micropores dégradent la ténacité et la résistance de l'alliage Al-Si, la teneur en Fe doit être limitée de façon à ne pas dépasser 1,5 % en masse. Fe: not more than 1.5% by weight
Fe generates fine precipitates such as Al-Si-Fe and Al-Si-Fe-Mn-Cr intermetallic compounds having the effect of improving the wear resistance. However, the inclusion of Fe in an excessive proportion favors the generation of coarse precipitates of Al-Fe, which causes the appearance of micropores, in slowly cooled parts and hot spots. Since the micropores degrade the toughness and strength of the Al-Si alloy, the Fe content must be limited so as not to exceed 1.5% by weight.

Ca : pas plus de 0,005 % en masse
La teneur en Ca doit être limitée à une proportion ne dépassant pas 0,005 % en masse ; autrement, la coulabilité de l'alliage Al-Si est dégradée par suite d'un retrait intérieur notable pendant la coulée. Le Ca entrave également de façon défavorable l'effet du AlP sur la minimisation du Si primaire. En ce sens, la teneur en Ca doit être limitée à une proportion non supérieure à 0,005 % en masse. Ca: not more than 0.005% by mass
The Ca content must be limited to a proportion not exceeding 0.005% by mass; otherwise, the flowability of the Al-Si alloy is degraded as a result of significant internal shrinkage during casting. Ca also adversely affects the effect of AlP on the minimization of primary Si. In this sense, the Ca content should be limited to no more than 0.005% by mass.

Mn : 0,3 à 0,8 % en masse
Le Mn est un élément d'alliage qui génère des précipités fins d'un composé intermétallique Al-Si-Fe-Mn-Cr ayant pour effet d'améliorer la résistance à l'usure, dispersés uniformément dans la matrice. L'effet sur la résistance à l'usure est relevé pour une teneur en Mn de 0,3 % en masse ou plus. Cependant, une addition excessive de Mn au-delà de 0,8 % en masse provoque une dégradation des propriétés mécaniques. Mn: 0.3 to 0.8% by weight
Mn is an alloying element that generates fine precipitates of an Al-Si-Fe-Mn-Cr intermetallic compound having the effect of improving the wear resistance, uniformly dispersed in the matrix. The effect on wear resistance is noted for a Mn content of 0.3% by weight or more. However, excessive addition of Mn above 0.8 mass% causes degradation of the mechanical properties.

Cr : 0,05 à 0,3 % en masse
Le Cr est un élément d'alliage qui favorise une dispersion uniforme du Si primaire dans la matrice et améliore la dureté et les propriétés mécaniques de l'alliage Al-Si. Le Cr d'addition génère également un composé intermétallique Al-Si-Fe-Mn-Cr réparti uniformément sous la forme de précipités fins dans la matrice, ce qui a pour résultat d'améliorer la résistance à l'usure. Ces effets sont relevés pour une teneur en Cr non inférieure à 0,05 % en masse. Cependant, une addition excessive de Cr au-delà de 0,30 % en masse dégrade la coulabilité et les propriétés mécaniques de l'alliage Al-Si. Cr: 0.05 to 0.3% by weight
Cr is an alloying element that promotes uniform dispersion of the primary Si in the matrix and improves the hardness and mechanical properties of the Al-Si alloy. The addition Cr also generates an Al-Si-Fe-Mn-Cr intermetallic compound uniformly distributed as fine precipitates in the matrix, which results in improved wear resistance. These effects are noted for a Cr content of not less than 0.05% by mass. However, excessive Cr addition above 0.30 mass% degrades the flowability and mechanical properties of the Al-Si alloy.

Ti : 0,01 à 0,30 % en masse et B : 0,0005 à 0, 01 % en masse
Le Ti et B sont des éléments d'alliages qui servent d'agents minimisants pendant la coulée, améliorent la coulabilité de l'alliage Al-Si et assurent aussi la génération d'une structure métallurgique homogène. Ces effets sont relevés pour une teneur en Ti non inférieure à 0,01 % en masse ou une teneur en B non inférieure à 0,0005 % en masse, respectivement. Cependant, une addition excessive de Ti au-delà de 0,30 % en masse ou de B au-delà de 0,01 % en masse provoque une dégradation des propriétés mécaniques. Ti: 0.01 to 0.30% by weight and B: 0.0005 to 0.01% by weight
Ti and B are alloying elements that serve as minimizing agents during casting, improve the flowability of the Al-Si alloy and also ensure the generation of a homogeneous metallurgical structure. These effects are noted for a Ti content of not less than 0.01% by mass or a B content of not less than 0.0005% by mass, respectively. However, excessive addition of Ti above 0.30% by weight or B above 0.01% by weight causes degradation of the mechanical properties.

L'alliage Al-Si ayant la composition indiquée cidessus est maintenu dans un état fondu à une température régulée en fonction de la teneur en Si, puis est coulé en un article voulu, à une vitesse de refroidissement régulée. The Al-Si alloy having the above composition is maintained in a molten state at a temperature controlled according to the Si content, and then poured into a desired article at a controlled cooling rate.

Température pour maintenir un alliage Al-Si fondu dans un four de maintien : (23 x % de Si+357) OC à (23 x %de Si+387) oC
Les inventeurs ont découvert une température de (24,6 x % de Si+324) OC à laquelle une coagulation du A1P commence dans un alliage Al-Si hyper-eutectique en fusion contenant du Cu en une proportion relativement plus basse, et ont proposé un procédé de coulée de l'alliage en fusion tout en maintenant l'alliage en fusion à une température Temperature for maintaining a molten Al-Si alloy in a holding furnace: (23 x% Si + 357) OC at (23 x% Si + 387) oC
The inventors have found a temperature of (24.6 x% Si + 324) OC at which coagulation of A1P begins in a molten hyper-eutectic Al-Si alloy containing Cu in a relatively lower proportion, and proposed a casting process of the molten alloy while maintaining the molten alloy at a temperature

non inférieure à (24, 6 x % de Si+324) OC dans un four de maintien, comme décrit dans le document JP 11-222636A1 précité. Les inventeurs ont en outre continué à étudier la coagulation du A1P et ont éclairci sa relation avec la teneur en Cu. La température initiale pour la coagulation du A1P monte avec l'accroissement de la teneur en Cu.

not less than (24.6 x% Si + 324) OC in a holding furnace as described in JP 11-222636A1 supra. The inventors have furthermore continued to study the coagulation of A1P and have clarified its relationship with the Cu content. The initial temperature for the coagulation of A1P rises with increasing Cu content.

L'élévation de la température initiale est probablement provoquée par la génération d'un composé P-Cu qui accélère la coagulation du A1P. La teneur en Cu est trop grande en comparaison avec la teneur en P, en sorte que la quantité d'un composé Cu-P n'augmente pratiquement pas sous l'effet d'une addition de Cu même dans une proportion supérieure à 2 % en masse. En ce sens, la teneur en Cu n'est pas considérée comme un facteur dans l'approximation de (24,6 x % de Si+324) C représentant la température initiale pour la coagulation du A1P. The rise in the initial temperature is probably caused by the generation of a P-Cu compound that accelerates the coagulation of A1P. The Cu content is too great in comparison with the P content, so that the amount of a Cu-P compound does not increase substantially under the effect of addition of Cu even in a proportion greater than 2% in mass. In this sense, the Cu content is not considered as a factor in the approximation of (24.6 x% of Si + 324) C representing the initial temperature for the coagulation of A1P.

Dans le cas d'un alliage Al-Si hyper-eutectique contenant 14,0 à 18,0 % en masse de Si et 2,0 à 5,0 % en masse de Cu, la coagulation du A1P commence à une température inférieure à (23 x % de Si+324) C. Autrement dit, l'AlP est maintenu sous forme d'un noyau hétérogène efficace en tant que germes pour la précpitation de Si primaire sans coagulation en maintenant un alliage Al-Si hyper-eutectique contenant du Cu à une température non inférieure à (23 x % de Si+357) OC dans un four de maintien. In the case of a hyper-eutectic Al-Si alloy containing 14.0 to 18.0% by weight of Si and 2.0 to 5.0% by weight of Cu, the coagulation of A1P begins at a temperature below (23 x% Si + 324) C. In other words, the AlP is maintained as an efficient heterogeneous nucleus as seeds for the prery of primary Si without coagulation by maintaining a hyper-eutectic Al-Si alloy containing Cu at a temperature of not less than (23 x% Si + 357) OC in a holding furnace.

Par conséquent, le Si primaire précipite sous forme de particules fines, mais ne forme pas par croissance des particules grossières. Si la température pour le maintien de l'alliage Al-Si à l'état fondu est inférieure à (23 x % de Si+357) OC, la coagulation du A1P est favorisée, en sorte que l'AlP utile sous forme de germes pour la précipitation de Si primaire est réduit ou rendu grossier, et que le Si primaire croit en particules grossières. As a result, the primary Si precipitates as fine particles, but does not coarsely form growth. If the temperature for maintaining the molten Al-Si alloy is less than (23 x% Si + 357) OC, the coagulation of A1P is favored, so that the useful AlP in the form of seeds for the precipitation of primary Si is reduced or made coarse, and that the primary Si grows into coarse particles.

Lorsque l'alliage fondu est maintenu à une température de (23 x % de Si+357) OC ou plus, par contre, la production efficace d'AlP n'est pas réduite, et le Si primaire When the molten alloy is maintained at a temperature of (23 x% Si + 357) OC or more, however, the effective production of AlP is not reduced, and the primary Si

précipite en particules fines sans être influencé par la coagulation du A1P. precipitates in fine particles without being influenced by the coagulation of A1P.

La température de (23 x % de Si+357) C, qui est une valeur découverte par les inventeurs, comme décrit dans les exemples ci-après, correspond à un point d'inflexion d'une courbe caractéristique qui représente la dimension moyenne des particules et le nombre de particules de Si primaire précipitées dans une matrice brute de coulée, en fonction d'une température de maintien. Lorsque l'alliage Al-Si hyper-eutectique est maintenu à une température supérieure au point d'inflexion, le Si primaire est dispersé sous forme de particules'de dimension appropriée avec une densité de distribution appropriée sans formation de particules grossières. Par conséquent, on fabrique un article moulé ayant une bonne résistance à l'usure et une bonne usinabilité. The temperature of (23 x% of Si + 357) C, which is a value discovered by the inventors, as described in the examples below, corresponds to a point of inflection of a characteristic curve which represents the average dimension of particles and the number of primary Si particles precipitated in a raw casting die, depending on a holding temperature. When the hyper-eutectic Al-Si alloy is maintained at a temperature above the point of inflection, the primary Si is dispersed as particles of appropriate size with an appropriate distribution density without coarse particle formation. Therefore, a molded article is manufactured having good wear resistance and good machinability.

Cependant, une température de maintien excessivement plus élevée pose divers problèmes tels qu'une détérioration du moule de coulée et un gaspillage d'énergie. A cet égard, une limite supérieure de la température de maintien est déterminée à une valeur de (23 x % de Si+387) C, supérieure de 300C à la température d'inflexion. Le four de maintien est commandé uniquement pour réguler la température de l'alliage Al-Si à l'état fondu. Après l'écoulement d'un temps prédéterminé, l'alliage fondu est versé tel quel dans un moule de coulée. However, an excessively higher holding temperature poses various problems such as deterioration of the casting mold and waste of energy. In this regard, an upper limit of the holding temperature is determined at a value of (23 x% Si + 387) C, 300 ° higher than the inflection temperature. The holding furnace is controlled solely to regulate the temperature of the molten Al-Si alloy. After the lapse of a predetermined time, the molten alloy is poured as such into a casting mold.

Vitesse de refroidissement à une température dans une plage de (23 x % de Si+357) OC à la température de liquidus : 2 à 1000 C/seconde
Même lorsque l'alliage Al-Si hyper-eutectique contenant du Cu à l'état fondu est maintenu à une température non inférieure à (23 x % de Si+357) C dans un four de maintien, le Si primaire forme parfois par croissance des particules grossières. Cooling rate at a temperature in a range of (23 x% Si + 357) OC at the liquidus temperature: 2 to 1000 C / second
Even when the molten Cu-containing hyper-eutectic Al-Si alloy is maintained at a temperature of not less than (23 x% Si + 357) C in a holding furnace, the primary Si sometimes forms by growth. coarse particles.

Cette croissance du Si primaire jusqu'à former des particules grossières est provoquée par la baisse de la This growth of primary Si to form coarse particles is caused by the decline in

température de l'alliage Al-Si fondu en dessous de (23x% de Si+357) C, dans un cas tel que celui où l'alliage Al-Si fondu est maintenu temporairement dans un panier de coulée d'un moule à coulée par gravité ou dans un manchon de coulée d'un moule de coulée sous pression. Cette chute de la température de l'alliage Al-Si fondu provoque une coagulation de l'AlP, bien que l'alliage Al-Si fondu ne soit maintenu que peu de temps à cette température plus basse. La coagulation du A1P signifie une réduction du nombre de noyaux hétérogènes, ce qui aboutit à une croissance du Si primaire en particules grossières. temperature of the molten Al-Si alloy below (23x% Si + 357) C, in a case such as that where the molten Al-Si alloy is temporarily held in a tundish of a casting mold by gravity or in a casting sleeve of a die casting mold. This drop in the temperature of the molten Al-Si alloy causes AlP to coagulate, although the molten Al-Si alloy is only kept for a short time at this lower temperature. Coagulation of A1P means a reduction in the number of heterogeneous nuclei, which results in a growth of primary Si in coarse particles.

Les inventeurs ont en outre continué leur recherche et ont découvert que la dimension des particules de Si primaire variait en fonction de la vitesse de refroidissement dans une plage, dans laquelle le Si primaire n'a pas encore précipité, de (23 x % de Si+357) C jusqu'à une température de liquidus, bien que la dimension des particules de Si primaire ait été considérée jusqu'à présent comme étant influencée par la vitesse de refroidissement dans une plage, dans laquelle le Si primaire a déjà précipité, entre les températures de liquidus et de solidus. The inventors have further continued their research and have discovered that the size of the primary Si particles varies as a function of the cooling rate in a range, in which the primary Si has not yet precipitated, of (23 x% Si +357) C up to a liquidus temperature, although the size of the primary Si particles has so far been considered to be influenced by the cooling rate in a range, in which the primary Si has already precipitated, between the liquidus and solidus temperatures.

La figure 1 montre une relation (indiquée par 0) d'un nombre de particules (/mm2) de Si primaire précipité dans un alliage d'Al contenant 15,1 % en masse de Si et 2,9 % en masse de Cu, avec une vitesse de refroidissement dans une plage de (23 x % de Si+357) Oc jusqu'à une température de liquidus, en comparaison avec la même relation (indiqué par A) avec une vitesse de refroidissement comprise entre les températures de liquidus et de solidus. On note une corrélation intime entre le nombre de particules de Si primaire et la vitesse de refroidissement dans la plage de (23 x % de Si+357) C jusqu'à la température de liquidus, tandis que la relation (représentée par A) du nombre de particules de Si primaire avec la vitesse de refroidissement entre les températures de liquidus et de FIG. 1 shows a relationship (indicated by 0) of a number of particles (/ mm 2) of primary Si precipitated in an Al alloy containing 15.1% by weight of Si and 2.9% by mass of Cu, with a cooling rate in a range of (23 x% Si + 357) oc to a liquidus temperature, in comparison with the same relationship (indicated by A) with a cooling rate between liquidus temperatures and of solidus. There is an intimate correlation between the number of primary Si particles and the cooling rate in the range of (23 x% Si + 357) C to the liquidus temperature, while the relationship (represented by A) of number of primary Si particles with the cooling rate between liquidus temperatures and

solidus dévie quelque peu. solidus deviates somewhat.

Le résultat prouve que la minimisation du Si primaire est davantage influencée par une vitesse de refroidissement comprise dans la plage, où le Si primaire n'a pas encore précipité, supérieure à la température de liquidus que par une vitesse de refroidissement comprise dans la plage entre les températures de liquidus et de solidus. Par conséquent, l'alliage Al-Si fondu doit être refroidi à une vitesse régulée dans une plage allant de (23 x % de Si+357) C, dans laquelle la coagulation du A1P commence, jusqu'à la température de liquidus. The result proves that the minimization of the primary Si is more influenced by a cooling rate in the range, where the primary Si has not yet precipitated, higher than the liquidus temperature than by a cooling rate in the range between the liquidus and solidus temperatures. Therefore, the molten Al-Si alloy must be cooled to a controlled rate within a range of (23 x% Si + 357) C, in which coagulation of the A1P begins, up to the liquidus temperature.

En tenant compte de la coagulation de l'AlP comme mentionné ci-dessus, l'alliage Al-Si hyper-eutectique contenant du Cu à l'état fondu est refroidi à une vitesse de refroidissement de 2 à 1000 C/seconde dans la plage de (23 x % de Si+357) OC jusqu'à la température de liquidus, avant la coulée. Un tel refroidissement régulé assure une dispersion uniforme du Si primaire sous forme de précipités fins en particules de dimension de 7 à 30 um. Si la vitesse de refroidissement est inférieure à 2 C/seconde, le nombre de noyaux hétérogènes d'AlP formant des germes utiles pour la précipitation du Si primaire est réduit du fait de la coagulation du AlP, ce qui aboutit à une croissance du Si primaire en précipités grossiers, en particules de dimension supérieure à 30 um. Si la vitesse de refroidissement dépasse 1000 C/seconde, le nombre de particules d'AlP sans coagulation de l'AlP est trop élevé, en sorte que le Si primaire forme des précipités trop fins, d'une dimension de particules inférieure à 7 um, inefficace pour améliorer la résistance à l'usure. Taking into account the coagulation of the AlP as mentioned above, the molten Cu-containing hyper-eutectic Al-Si alloy is cooled at a cooling rate of 2 to 1000 C / second in the range. (23 x% Si + 357) OC up to the liquidus temperature, before casting. Such controlled cooling ensures uniform dispersion of the primary Si in the form of fine precipitates of particles of 7 to 30 μm in size. If the cooling rate is less than 2 C / second, the number of heterogeneous nuclei of AlP forming seeds useful for the precipitation of primary Si is reduced due to the coagulation of AlP, which results in a growth of the primary Si in coarse precipitates, particles larger than 30 μm. If the cooling rate exceeds 1000 C / second, the number of AlP particles without coagulation of the AlP is too high, so that the primary Si forms fine precipitates with a particle size of less than 7 μm. , inefficient to improve wear resistance.

EXEMPLE 1
On a fait fondre et refroidir jusqu'à une température de maintien chacun des alliages d'Al qui diffèrent les uns des autres par la teneur en Si, comme indiqué dans le tableau 1. Après que l'alliage d'Al à l'état fondu a été maintenu pendant 1 minute à la température de maintien, il EXAMPLE 1
Each of the Al alloys, which differ from each other by the Si content, was melted and cooled to a holding temperature as shown in Table 1. After the Al alloy was in the state of melted was held for 1 minute at the holding temperature it

a été coulé en une barre de 18 mm de diamètre à l'aide d'un moule métallique, dans des conditions telles qu'il a été refroidi à une vitesse moyenne de refroidissement de 135 C/seconde dans une plage allant de la température de maintien jusqu'à la température de liquidus. was cast into a 18 mm diameter bar using a metal mold under such conditions that it was cooled to an average cooling rate of 135 C / sec in a range from maintain up to the liquidus temperature.

TABLEAU 1
Alliages Al-Si hyper-eutectiques utilisés dans l'exemple 1

TABLE 1
Hyper-eutectic Al-Si alloys used in Example 1

<tb>
<tb> ? <SEP> de <SEP> Eléments <SEP> d'alliage <SEP> (% <SEP> en <SEP> masse)
<tb> l'alliage
<tb> Si <SEP> Cu <SEP> P
<tb> 1 <SEP> 13,7 <SEP> 3,12 <SEP> 0,0058
<tb> 2 <SEP> 15, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 38 <SEP> 0, <SEP> 0068
<tb> 3 <SEP> 16, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 0071
<tb> 4 <SEP> 17, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 94 <SEP> 0, <SEP> 0079
<tb> <Tb>
<tb>? <SEP> of <SEP><SEP> alloy <SEP> elements (% <SEP> in <SEP> mass)
<tb> the alloy
<tb> If <SEP> Cu <SEP> P
<tb> 1 <SEP> 13.7 <SEP> 3.12 <SEP> 0.0058
<tb> 2 <SEP> 15, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 38 <SEP> 0, <SEP> 0068
<tb> 3 <SEP> 16, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 0071
<tb> 4 <SEP> 17, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 94 <SEP> 0, <SEP> 0079
<Tb>

L'article moulé a été soumis à un examen de la structure métallurgique. La dimension moyenne des particules et le nombre de particules de Si primaire ont été mesurés à l'aide d'un analyseur d'image Karzeis LS400. The molded article was subjected to an examination of the metallurgical structure. The average particle size and the number of primary Si particles were measured using a Karzeis LS400 image analyzer.

Les données de mesure sont indiquées sur les figures 2 à 5. The measurement data are shown in Figures 2 to 5.

D'après les données de mesure, une brusque diminution du Si primaire en nombre de particules et la formation de particules de Si primaire plus grossières sont relevées lorsque l'alliage Al-Si à l'état fondu est maintenu à une température inférieure à une certaine valeur. Dans une plage inférieure à cette valeur, la croissance du Si primaire jusqu'à une dimension de particules plus grande et la diminution du nombre de particules de Si primaire sont accélérées en même temps que la température de maintien baisse. Par ailleurs, dans une plage supérieure à cette valeur, la précipitation du Si primaire en particules plus petites et l'accroissement du nombre de particules de Si primaire disparaissent indépendamment de l'élévation de la température de maintien. Cette différence entre les plages According to the measurement data, a sharp decrease in the primary Si in particle number and the formation of coarser primary Si particles are noted when the molten Al-Si alloy is maintained at a temperature lower than one. certain value. In a range below this value, the growth of the primary Si to a larger particle size and the decrease in the number of primary Si particles are accelerated at the same time as the holding temperature drops. Furthermore, in a range above this value, the precipitation of the primary Si in smaller particles and the increase in the number of primary Si particles disappear regardless of the rise in the holding temperature. This difference between beaches

de températures plus élevée et plus basse prouve que l'AlP n'est pas encore coagulé dans la plage supérieure à la certaine valeur, mais que les particules d'AlP commencent à coaguler entre elles à cette certaine valeur et en dessous. The higher and lower temperatures show that the AlP is not yet coagulated in the range above the certain value, but that the AlP particles begin to coagulate with each other at this value and below.

La certaine valeur de température (appelée ci-après "point d'inflexion") variait en réponse à la teneur en Si, comme on note apparemment sur les figures 2 à 5. Lorsque le point d'inflexion montré sur les figures 2 à 5 est réagencé par rapport à la teneur en Si, on obtient une corrélation intime telle que montrée sur la figure 6. D'après la corrélation, le point d'inflexion T (OC) a été représenté par la formule approximative T= (23 x % de Si+357) C. The certain temperature value (hereinafter referred to as the "inflection point") varied in response to the Si content, as is apparent from FIGS. 2 through 5. When the inflection point shown in FIGS. is rearranged with respect to the Si content, an intimate correlation as shown in FIG. 6 is obtained. According to the correlation, the point of inflection T (OC) has been represented by the approximate formula T = (23x % of Si + 357) C.

EXEMPLE 2
On a fait fondre et maintenu pendant 1 heure à une température de (23 x % de Si+387) OC des alliages d'Al ayant chacun la composition indiquée dans le tableau 2, et on les a coulés par gravité en une tôle plate dans les conditions dans lesquelles l'alliage en fusion était maintenu à une température de (23 x % de Si+377) C dans un panier de coulée d'un moule, puis refroidi à une vitesse de refroidissement de 1,6, 3,4, 10,22, 122 ou 1000 C/seconde dans une plage allant de (23 x % de Si+357) C jusqu'à une température de liquidus. L'article moulé a été soumis à un recuit de solution pendant 6 heures à 490 C, trempé dans l'eau, puis vieilli 6 heures à 180 C.

EXAMPLE 2
1 Al alloys each having the composition shown in Table 2 were melted and maintained for 1 hour at a temperature of (23 x% Si + 387) OC and gravity-cast into a flat sheet in the conditions under which the molten alloy was maintained at a temperature of (23 x% Si + 377) C in a tundish of a mold and then cooled to a cooling rate of 1.6, 3.4 , 10.22, 122 or 1000 C / second in a range from (23 x% Si + 357) C to a liquidus temperature. The molded article was annealed for 6 hours at 490 C, quenched in water, and aged for 6 hours at 180 C.

TABLEAU 2 Alliage Al-Si hyper-eutectique utilisé dans l'exemple 2

TABLE 2 Hypereutectic Al-Si Alloy Used in Example 2

<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> Eléments <SEP> d'alliage <SEP> (% <SEP> en <SEP> masse)
<tb> l'alliage
<tb> Si <SEP> P <SEP> Cu <SEP> Mg <SEP> Fe <SEP> Ca <SEP> Mn <SEP> Cr <SEP> Ti <SEP> B
<tb> 11 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 0,01 <SEP> 3,0 <SEP> 0,7 <SEP> 0,7 <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0,002
<tb> 12 <SEP> 15,0 <SEP> 0,01 <SEP> 3,0 <SEP> 0,7 <SEP> 0,7 <SEP> 0, <SEP> 001--0, <SEP> 1 <SEP> 0,002
<tb> 13 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 0,01 <SEP> 3,0 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0,7 <SEP> 0,001 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0,002
<tb> 14 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 3,0 <SEP> 0,7 <SEP> 0,7 <SEP> 0,001 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 2-0, <SEP> 002
<tb> 15 <SEP> 14,3 <SEP> 0,01 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 0,7 <SEP> 0,7 <SEP> 0,001 <SEP> 0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0,002
<tb> 16 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 0,01 <SEP> 3,0 <SEP> 0,7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 0,1 <SEP> 0,002
<tb> <Tb>
<tb> N <SEP> of <SEP><SEP> Alloy <SEP> Elements (% <SEP> in <SEP> Mass)
<tb> the alloy
<tb> If <SEP> P <SEP> Cu <SEP> Mg <SEP> Fe <SEP> Ca <SEP> Mn <SEP> Cr <SEP> Ti <SEP> B
<tb> 11 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 0.01 <SEP> 3.0 <SEP> 0.7 <SEP> 0.7 <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0 , 4 <SEP> 0.2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0.002
<tb> 12 <SEP> 15.0 <SEP> 0.01 <SEP> 3.0 <SEP> 0.7 <SEP> 0.7 <SEP> 0, <SEP> 001--0, <SEP> 1 <SEP> 0.002
<tb> 13 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 0.01 <SEP> 3.0 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0.7 <SEP> 0.001 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0.2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0.002
<tb> 14 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 3.0 <SEP> 0.7 <SEP> 0.7 <SEP> 0.001 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 2-0, <SEP> 002
<tb> 15 <SEP> 14.3 <SEP> 0.01 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 0.7 <SEP> 0.7 <SEP> 0.001 <SEP> 0.4 <SEP> 0.2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0.002
<tb> 16 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 0.01 <SEP> 3.0 <SEP> 0.7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 001 <MS> 0.4 <SEP> 0.2 <SEP> 0.1 <SEP> 0.002
<Tb>

L'article traité thermiquement a été soumis à une analyse avec formation d'image pour mesurer la dimension moyenne des particules de Si primaire. Les structures métallurgiques d'articles moulés refroidis à diverses vitesses de refroidissement sont montrées sur les figures 7a à 7d.

The heat-treated article was subjected to imagewise analysis to measure the average particle size of the primary Si. The metallurgical structures of molded articles cooled at various cooling rates are shown in Figures 7a-7d.

Chaque article moulé a également été examiné au cours d'un essai d'abrasion par frottement à l'aide d'un élément opposé de revêtement en fonte. Dans l'essai d'abrasion par frottement utilisant une machine d'essai à pointe sur disque, chaque article moulé a été soumis à une abrasion en contact face à face avec l'élément opposé, à une vitesse de glissement de 0, 2 m/seconde sur une distance de glissement de 4 km et sous une pression de 18 MPa. Chaque article moulé a été pesé avant et après l'essai d'abrasion par frottement, et sa résistance à l'usure a été évaluée par la proportion de la perte de poids provoquée par l'essai d'abrasion par frottement. Les résultats sont indiqués dans le tableau 3. Each molded article was also examined during a friction abrasion test using an opposing cast iron coating element. In the friction abrasion test using a disk-tipped test machine, each molded article was abraded in face-to-face contact with the opposite element at a sliding speed of 0.2 m / second over a sliding distance of 4 km and under a pressure of 18 MPa. Each molded article was weighed before and after the frictional abrasion test, and its wear resistance was evaluated by the proportion of the weight loss caused by the friction abrasion test. The results are shown in Table 3.

On comprend d'après le tableau 3 que tout article moulé, qui a été refroidi à une vitesse de refroidissement de 2 à 1000 C/seconde dans une plage allant de It will be understood from Table 3 that any molded article which has been cooled at a cooling rate of 2 to 1000 C / sec in a range from

(23 x % de Si+357) C jusqu'à une température de liquidus, comporte du Si primaire régulé à une dimension de particules de 7 à 30 um en moyenne et présente une excellente résistance à l'usure. Par contre, des articles moulés, qui ont été refroidis à une vitesse inférieure à 2 C/seconde, présentent une croissance de particules de Si primaire à environ 50 pm et sont d'une mauvaise résistance à l'usure du fait de la formation d'éclats de ce Si primaire grossier pendant l'essai d'abrasion par frottement. Des articles moulés, qui ont été refroidis à une vitesse supérieure à 1000 C/seconde, présentent du Si primaire sous forme de précipités fins d'une dimension moyenne de 7 pm, inefficace pour améliorer la résistance à l'usure.

(23 x% Si + 357) C up to a liquidus temperature, comprises controlled primary Si at a particle size of 7 to 30 μm on average and exhibits excellent wear resistance. In contrast, molded articles, which have been cooled at a rate of less than 2 C / sec, exhibit primary Si particle growth at about 50 pm and are poor in wear resistance due to the formation of moldings. of this coarse primary Si during the friction abrasion test. Molded articles, which have been cooled at a rate greater than 1000 C / sec., Have primary Si in the form of fine precipitates with an average size of 7 μm, ineffective in improving wear resistance.

TABLEAU 3 Effets de la vitesse de refroidissement sur la dimension des particules de Si primaire et sur la résistance à l'usure

TABLE 3 Effects of Cooling Rate on Primary Si Particle Size and Wear Resistance

<tb>
<tb> ? <SEP> de <SEP> Note <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> Dimension <SEP> moyenne <SEP> Proportion <SEP> de
<tb> l'alliage <SEP> refroidissement <SEP> des <SEP> particules <SEP> (pm) <SEP> la <SEP> perte <SEP> de
<tb> ( C/seconde) <SEP> de <SEP> Si <SEP> primaire <SEP> poids
<tb> CF <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 50 <SEP> > 10
<tb> 3,4 <SEP> 27 <SEP> 1,2
<tb> 11 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 22 <SEP> 1,1
<tb> 22 <SEP> 18 <SEP> 1,0
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 3
<tb> Cf. <SEP> 1000 <SEP> 6 <SEP> > 10
<tb> Cf. <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 55 <SEP> > 10
<tb> 3,4 <SEP> 26 <SEP> 1,3
<tb> 12 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 22 <SEP> 1,2
<tb> 22 <SEP> 19 <SEP> 1,2
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 6
<tb> Cf. <SEP> 1000 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> > 10
<tb> Cf. <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 53 <SEP> > 10
<tb> 3,4 <SEP> 27 <SEP> 1,2
<tb> 13 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 1
<tb> 22 <SEP> 19 <SEP> 1,2
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 5
<tb> Cf. <SEP> 1000 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> > 10
<tb> Cf. <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 50 <SEP> > 10
<tb> 3,4 <SEP> 28 <SEP> 1,1
<tb> 14 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 21 <SEP> 1,0
<tb> 22 <SEP> 18 <SEP> 1,1
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 4
<tb> Cf. <SEP> 1000 <SEP> 6 <SEP> > 10
<tb> Cf. <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 47 <SEP> > 10
<tb> 3,4 <SEP> 28 <SEP> 1,2
<tb> 15 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 1
<tb> 22 <SEP> 19 <SEP> 1,0
<tb> 122 <SEP> il <SEP> 1, <SEP> 4
<tb> Cf. <SEP> 1000 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> > 10
<tb> Cf. <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 52 <SEP> > 10
<tb> 3,4 <SEP> 26 <SEP> 1,1
<tb> 16 <SEP> 10 <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 1
<tb> 22 <SEP> 20 <SEP> 1,0
<tb> 122 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 2
<tb> Cf. <SEP> 1000 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> > 10
<tb> <Tb>
<tb>? <SEP> of <SEP> Note <SEP> Speed <SEP> of <SEP> Dimension <SEP> average <SEP> Proportion <SEP> of
<tb> alloy <SEP> cooling <SEP> of <SEP> particles <SEP> (pm) <SEP><SEP> loss <SEP> of
<tb> (C / second) <SEP> of <SEP> If <SEP> primary <SEP> weight
<tb> CF <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 50 <SEP>> 10
<tb> 3,4 <SEP> 27 <SEP> 1,2
<tb> 11 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 22 <SEP> 1,1
<tb> 22 <SEP> 18 <SEP> 1.0
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 3
<tb> See <SEP> 1000 <SEP> 6 <SEP>> 10
<tb> See <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 55 <SEP>> 10
<tb> 3,4 <SEP> 26 <SEP> 1,3
<tb> 12 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 22 <SEP> 1,2
<tb> 22 <SEP> 19 <SEP> 1,2
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 6
<tb> See <SEP> 1000 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>> 10
<tb> See <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 53 <SEP>> 10
<tb> 3,4 <SEP> 27 <SEP> 1,2
<tb> 13 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 1
<tb> 22 <SEP> 19 <SEP> 1,2
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 5
<tb> See <SEP> 1000 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>> 10
<tb> See <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 50 <SEP>> 10
<tb> 3,4 <SEP> 28 <SEP> 1,1
<tb> 14 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 21 <SEP> 1.0
<tb> 22 <SEP> 18 <SEP> 1,1
<tb> 122 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 4
<tb> See <SEP> 1000 <SEP> 6 <SEP>> 10
<tb> See <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 47 <SEP>> 10
<tb> 3,4 <SEP> 28 <SEP> 1,2
<tb> 15 <SEP> Inv. <SEP> 10 <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 1
<tb> 22 <SEP> 19 <SEP> 1.0
<tb> 122 <SEP> it <SEP> 1, <SEP> 4
<tb> See <SEP> 1000 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP>> 10
<tb> See <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 52 <SEP>> 10
<tb> 3,4 <SEP> 26 <SEP> 1,1
<tb> 16 <SEP> 10 <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 1
<tb> 22 <SEP> 20 <SEP> 1.0
<tb> 122 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 2
<tb> See <SEP> 1000 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP>> 10
<Tb>

Cf. signifie exemples comparatifs, et Inv. signifie exemples de l'invention. See comparative examples, and Inv. means examples of the invention.

Conformément à la présente invention telle que décrite ci-dessus, un alliage Al-Si hyper-eutectique à l'état According to the present invention as described above, a hyper-eutectic Al-Si alloy in the state

fondu, contenant du Cu, est maintenu dans une plage allant de (23 x % de Si+357) OC à (23 x % de Si+387) C avant la coulée. Etant donné qu'un AlP en noyaux hétérogènes servant de germes pour la précipitation de Si primaire est régulé en nombre par le traitement de maintien, le Si primaire précipite en particules de dimension appropriée et avec une densité de distribution appropriée dans la matrice d'un article moulé. Par conséquent, la résistance à l'usure et l'usinabilité de l'article moulé sont améliorées. En outre, la dimension moyenne des particules de Si primaire peut être régulée avec précision à une valeur de 7 à 30 um sans l'influence d'éléments d'alliage autres que Si, P et Cu, par refroidissement de l'alliage Al-Si fondu à une vitesse appropriée comprise dans une plage de (23 x % de Si+357) C jusqu'à une température de liquidus pendant la coulée. En conséquence, le Si primaire est distribué beaucoup plus uniformément dans la matrice et la résistance à l'usure de l'article moulé est davantage améliorée. Melted, containing Cu, is maintained in a range from (23 x% Si + 357) OC to (23 x% Si + 387) C prior to casting. Since a heterogeneous ring AlP serving as seed for the primary Si precipitation is regulated in number by the holding treatment, the primary Si precipitates to particles of appropriate size and with an appropriate distribution density in the matrix of a molded article. As a result, the wear resistance and machinability of the molded article are improved. In addition, the average size of the primary Si particles can be precisely regulated to a value of 7 to 30 μm without the influence of alloying elements other than Si, P and Cu, by cooling the Al alloy. If melted at an appropriate rate within a range of (23 x% Si + 357) C to a liquidus temperature during casting. As a result, the primary Si is distributed much more evenly in the matrix and the wear resistance of the molded article is further improved.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that many modifications can be made to the process described and shown without departing from the scope of the invention.

Claims

A method of manufacturing a wear-resistant molded article of Cu-containing hyper-eutectic Al-Si alloy, characterized in that it comprises the steps of: preparing a hyper-eutectic Al-Si alloy, melted, containing 14.0 to 18.0% by weight of Si, 0.001 to 0.02% by weight of P and 2.0 to 5.0% by weight of Cu; receiving the molten alloy in a holding furnace for casting; maintaining the molten hyper-eutectic Al-Si alloy at a temperature in a range of (23 x% Si + 387) C to (23 x% Si + 357) OC; and pouring the hyper-eutectic Al-Si alloy from the holding furnace into a casting mold, whereby the hyper-eutectic Al-Si alloy is cast into an article composed of a metallurgical structure having controlled primary Si at particle sizes of 7 to 30 μm.

2. Method according to claim 1, characterized in that the molded hyper-eutectic Al-Si alloy, poured into the casting mold, is cooled at an average speed of 2 to 1000 C / second in a range from x% Si + 357) C to a liquidus temperature.

3. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the molten hyper-eutectic Al-Si alloy further contains 0.1 to 1.0% by weight of Mg, Fe up to 1, 5% by weight, Ca up to 0.005% by weight and at least one of 0.3 to 0.8% by weight of Mn, 0.05 to 0.3% by weight of Cr, 0.01 0.30% by weight of Ti and 0.0005 to 0.01% by weight of B.