FR2837499A1

FR2837499A1 - PRODUITS EN ALLIAGES Al-Mg POUR CONSTRUCTION SOUDEE

Info

Publication number: FR2837499A1
Application number: FR0203593A
Authority: FR
Inventors: Ronan Dif; Christine Henon; Herve Ribes; Georges Pillet; Jerome Guillemenet
Original assignee: Pechiney Rhenalu SAS
Current assignee: Constellium Issoire SAS
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-09-26
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: CN1643172A; US7211161B2; AU2003244695B2; DE60323736D1; KR100984088B1; KR20040091771A; AR038963A1; WO2003080884A3; ES2311712T3; ZA200407227B; JP2005527702A; CN100540703C; NO20044527L; EP1488018A2; PL199108B1; BR0308651A; NO340211B1; PL371022A1; EP1488018B1; WO2003080884A2

Abstract

L'objet de l'invention est un produit corroyé en alliage Al-Zn-Mg-Cu, caractérisé en ce qu'il contient (en pourcents massiques) Mg 4, 85 - 5, 35 Mn 0, 20 - 0, 50 Zn 0, 20 - 0, 45Si < 0, 20 Fe < 0, 30 Cu < 0, 25Cr < 0, 15Ti < 0, 15 Zr < 0, 15le reste de l'aluminium avec ses inévitables impuretés. Ce produit présente de façon préférentielle un allongement à rupture A (TL) d'au moins 24%, et un paramètre Rm (TL) x A(TL)d'au moins 8500, Il montre une bonne résistance à la corrosion sous contrainte et intergranulaire. Il peut être utilisé pour la construction soudée, notamment de citernes, carrosseries d'automobiles, et véhicules industriels.

Description

PRODUITS EN ALLIAGES AL-MG POUR CONSTRUCTION SOUDEE
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne les alliages de type Al-Mg à haute résistance mécanique, et plus particulièrement les alliages destinés à des constructions soudées telles que les carrosseries d'automobiles, les véhicules industriels et les réservoirs fixes ou mobiles.

Etat de la technique Pour augmenter la résistance mécanique des constructions soudées tout en diminuant leur poids, il est intéressant de disposer par rapport aux alliages 5083,5086, 5182,5186 ou 5383 actuellement utilisés, de caractéristiques mécaniques améliorées sans rien perdre sur les autres propriétés d'emploi telles que la soudabilité, la résistance à la corrosion ou la formabilité, notamment dans les états peu écrouis tels que l'état 0 et l'état H111. La désignation de ces alliages suit les règles de The Aluminum Association, et celle des états métallurgiques est définie dans la norme européenne EN 515.

Pour le dimensionnement d'une structure, les paramètres qui gouvernent le choix de l'utilisateur sont essentiellement les caractéristiques mécaniques statiques : la résistance à la rupture Rm, la limite élastique Rpo,2, et l'allongement à la rupture A. D'autres paramètres qui entrent enjeu, en fonction des besoins spécifiques de l'application visée, sont les caractéristiques mécaniques dujoint soudé, la résistance à la corrosion de la tôle et du joint soudé, la résistance à la fatigue de la tôle et du joint soudé, la résistance à la propagation de fissures, la ténacité, l'aptitude au pliage, l'aptitude au soudage, la propension à la formation de contraintes résiduelles dans des conditions de fabrication et d'utilisation des tôles déterminées, et la facilité de produire des tôles de qualité régulière avec un coût de production aussi bas que possible.

L'état de la technique propose plusieurs voies pour améliorer les caractéristiques mécaniques des alliages de type Al-Mg.

La demande de brevet européen EP 769 564 Al (Pechiney Rhenalu) divulgue un alliage de composition (en pourcent massique) :
Mg 4,2 - 4,8 Mn < 0,5 Zn < 0,4 Fe < 0,45 Si < 0,30 avec Mn + Zn < 0,7 et Fe > 0,5 Mn pouvant contenir également certains autres éléments, qui permet de fabriquer des tôles présentant dans un état peu écroui une valeur de Rm> 275 MPa, une valeur de A > 17 % et un produit Rm x A > 6500 ; composition mieux contrôlée permet de porter ce produit Rm x A à une valeur supérieure à 7000 et même supérieure à 7500.

Des alliages de ce type sont utilisés sous la désignation 5186 en construction de citernes routières soudés. Pour cette application, le produit Rm x A est utilisé comme paramètre pour estimer le comportement des structures sous une grande déformation plastique, par exemple en cas d'avarie. L'homme du métier sait comment augmenter dans un des alliages de type Al-Mg connus l'un des deux paramètres Rm et A au détriment de l'autre ; ladite demande de brevet enseigne que des tôles avec un meilleur compromis entre ces deux paramètres peuvent être obtenues si la tôle présente une microstructure très particulière. Les tôles en alliage 5186 se caractérisent non seulement par un produit Rm x A élevé, mais aussi par une valeur de A élevée, ce qui favorise le pliage desdites tôles et facilité leur utilisation en construction mécanique.

Une autre voie est proposée par la demande de brevet JP 62-207850 (Sky) qui divulgue des alliages de composition (en pourcent massique) : Mg 2 - 6 Mn 0,05 -1,0 Cr 0,03 - 0,3 Zr 0,03 - 0,3 V 0,03 - 0,3 pouvant contenir en plus Cu 0,05 - 2,0 et / ou Zn 0,1 - 2,0 élaborés par coulée continue et dont la taille de particules intermétalliques est inférieure ou égale à 5 m. Ces alliages seraient aptes à la fabrication de tôles pour carrosserie d'automobiles, car ils permettraient d'élaborer , moyennant des gammes de traitement thermo-mécanique très particulières, d'élaborer des tôles d'une épaisseur de 1 mm qui ne montrent pas de lignes de Lüders.

Une autre voie est proposée par le brevet EP 0 892 858 B1 (Hoogovens Aluminium Walzprodukte GmbH) qui divulgue des alliages de composition Mg 5 - 6 Mn 0,6-1,2 Zn 0,4 - 1.5 Zr 0,05 - 0,25

pouvant contenir également certains autres éléments, qui permettent de fabriquer des alliages très durs, notamment avec une teneur en zinc de l'ordre de 0,8 %. Ces produits montrent un allongement à la rupture ne dépassant pas une valeur de l'ordre de 10 % à l'état H321 et de 20 % à l'état O.

Le brevet EP 823 489 B1 (Pechiney Rhenalu) divulgue des produits de composition
3,0 < Mg < 6,5 0,2 < Mn < 1,0 Fe < 0,8 0,05 < Si < 0,6 Zn < 1,3 pouvant contenir également certains autres éléments, et caractérisés par une microstructure très particulière ; ces produits n'ont pas été conçus pour être utilisés pour la construction de citernes mais pour les constructions soudées utilisées en contact avec l'eau de mer ou en milieu maritime.

Problème posé Le problème auquel essaye de répondre la présente invention est d'améliorer les caractéristiques mécaniques de produits en alliage Al-Mg, notamment en vue de leur utilisation pour réaliser des constructions soudées, telles que des citernes pour transport routier ou ferroviaire de matières dangereuses, tout en gardant les autres caractéristiques du matériau à un niveau au moins comparable à celui des matériaux existants.

Objet de l'invention L'objet de l'invention est un produit corroyé en alliage Al-Zn-Mg-Cu, caractérisé en ce qu'il contient (en pourcents massiques)
Mg 4,85 - 5,35 Mn 0,20 - 0,50 Zn 0,20 - 0,45
Si < 0,20 Fe < 0,30 Cu < 0,25 Cr < 0,15
Ti < 0,15 Zr < 0,15 le reste de l' aluminium avec ses inévitables impuretés.

Un autre objet de l'invention est une citerne routière ou ferroviaire réalisée au moins partiellement avec des tôles de composition (en pourcent massique)

Mg 4,90 - 5,35 Mn 0,20 - 0,50 Zn 0,25 - 0,45
Si 0,05 - 0,20 Fe 0,10 - 0,30 Cu < 0,25 Cr < 0,15
Ti < 0,15 Zr < 0,10 le reste de l'aluminium avec ses inévitables impuretés, lesdites tôles ayant un produit Rm(TL) x A(TL) d'au moins 8500, et préférentiellement d'au moins 9000.

Description détaillée de l'invention La désignation des alliages suit les règles the The Aluminum Association. Sauf mention contraire, les compositions chimiques sont indiquées en pourcent massique. Les états métallurgiques sont définis dans la norme européenne EN 515. Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, c'est-à-dire la résistance à la rupture Rm, la limite élastique Rpo,2 et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN 10002-1, sur des éprouvettes prélevées au sens TL (traverslong).

La demanderesse a trouvé de façon surprenante que pour résoudre le problème posé, il faut sélectionner un domaine de composition Al-Mg-Mn-Zn très étroit qui se distingue nettement de celui de l'alliage 5186. Notamment, il faut augmenter la teneur en magnésium, ajouter une faible quantité de zinc, et réduire les teneurs en éléments d'addition mineurs, Fe, Si, et Mn, tout en les gardant au dessus d'un niveau minimum.

En effet, le magnésium est bien connu pour augmenter les caractéristiques mécaniques (Ro,2 et Rm) de certains types d'alliages d'aluminium ; la demanderesse a constaté qu'une teneur en magnésium d'au moins 4,85 % et préférentiellement supérieure à 4,90 % ou même 5,00 % permet d'obtenir le niveau de caractéristiques mécaniques requis. Cependant, au delà de 5,35 % de magnésium, la résistance à la corrosion commence à se dégrader ; une valeur maximale de 5,30 % est préférée.

L'addition de zinc en quantité suffisante (minimum 0,20 %, préférentiellement au moins
0,25 % et encore plus préférentiellement au moins 0,30 %) se révèle avoir un effet bénéfique sur les caractéristiques mécaniques des tôles et sur la limite d'élasticité au niveau des joints soudés. Par ailleurs, il améliore la résistance à la corrosion. Dans le cadre de la présente invention, on préfère ne pas dépasser une teneur de 0,45 %.

La demanderesse a constaté qu'une teneur minimale de 0,20 % de manganèse doit être maintenue pour contrôler la structure granulaire, mais qu'elle doit rester inférieure à
0,50 % et de préférence 0,40 %, afin d'éviter la formation de phases intermétalliques grossières et de faciliter la recristallisation à l'état final. Le domaine préféré est de 0,25 à 0,35 %. La présence de manganèse en quantité suffisante contribue également à l'obtention des caractéristiques mécaniques.

Dans les alliages 5xxx, le cuivre est connu pour dégrader la tenue générale en corrosion.

La demanderesse a trouvé qu'il est préférable de maintenir la teneur en cuivre inférieure à 0,25% ; une teneur inférieure à 0,20 % ou même 0,15 % est préférée.

Le fer et le silicium sont des impuretés habituelles de l'aluminium. Dans le cadre de la présente invention, la teneur en fer ne doit pas dépasser 0,30 % et la teneur en silicium 0,20 %. Toutefois, la demanderesse a constaté de façon surprenante que la présence d'une certaine quantité de fer et de silicium contribue à atteindre l'objectif de la présente invention : à titre d'exemple, une teneur d'au moins 0,05 % de silicium favorise une microstructure granulaire finement recristallisée. Pour le fer, on préfère une teneur d'au moins 0,10 %.

Le produit selon l'invention peut contenir une faible quantité de chrome, de titane et de zirconium. La teneur en chacun de ces éléments ne doit pas dépasser 0,15 %, et plus préférentiellement 0,10 %, car une teneur trop élevée en ces éléments limite la recristallisation et conduit à une baisse de la valeur de A.

Les produits selon l'invention sont toujours élaborés par coulée semi-continue, suivie des étapes de transformation qui correspondent à la forme de produit souhaitée : filage

pour les produits filés ou étirés (barres, tubes, profilés, fils) ; pour les produits laminés (tôles, bandes, tôles épaisses). Dans le cas des produits laminés, les plaques de laminage élaborées par coulée semi-continue sont laminées à chaud, puis éventuellement à froid. Les bandes sont ensuite planées et débitées en tôles. Dans ce procédé de farication, on doit ajuster soigneusement la température de sortie du laminoir à chaud et la température de bobinage ainsi que le taux d'écrouissage qui influent sur les caractéristiques mécaniques du produit. L'épaisseur finale préférée est comprise entre 3 et 12 mm. Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, on obtient directement la tôle à l'épaisseur finale par laminage à chaud. Ce mode d'exécution particulier de l'invention facilite également la fabrication de tôles de très grande largeur, par exemple supérieure à 3000 mm, et préférentiellement supérieure à 3300 mm et encore plus préférentiellement supérieur à 3500 mm.

Dans un mode de réalisation préféré, le produit selon l'invention se caractérise par un allongement à rupture A d'au moins 24 %. Cette caractéristique facilite la mise en #uvre du produit. A titre d'exemple, elle confère aux tôles laminées une excellente aptitude au pliage et à la mise en forme.

Dans un autre mode de réalisation préféré, on cherche à optimiser les trois paramètres RpO,2(TL), Rm(TL) et A(TL). L'indice "TL" indique que ces caractéristiques mécaniques sont mesurées sur des éprouvettes de traction prélevées dans le sens Travers-Long (perpendiculaire au sens de laminage) des tôles. En ajustant de façon appropriée la composition chimique à l'intérieur des zones indiquées, on obtient un produit qui présente une limite d'élasticité RpO,2(TL) d'au moins 150 MPa et préférentiellement au moins 170 MPa, une résistance à la rupture Rm(TL) d'au moins 290 MPa et préférentiellement au moins 300 MPa, et un allongement à la rupture A(TL) d'au moins 27%.

A titre d'exemple, on peut choisir avantageusement Mn 0,20 - 0,40, Zn > 0,25 et préférentiellement > 0,30, une teneur en fer d'au moins 0,10 % de fer, et une teneur en silicium d'au moins 0,10 %.

Dans un autre mode de réalisation préféré, on cherche à optimiser essentiellement le produit Rm(TL) x A(TL). En ajustant de façon appropriée la composition chimique à l'intérieur des zones indiquées, on obtient un produit présentant un produit Rm(TL) x
A(TL) , dans lequel Rm(TL) est exprimé en MPa et A(TL) en pourcent, mesuré sur des éprouvettes prélevés au sens TL, est supérieur à 8200, préférentiellement supérieur à
8500 et encore plus préférentiellement supérieur à 9000, tout en gardant un niveau suffisant de RpO,2(TL) . Ce produit, notamment sous forme de tôles, est particulièrement apte à la fabrication de citernes, notamment pour le transport routier ou ferroviaire de matières dangereuses.

Les produits selon l'invention montrent une résistance à la corrosion au moins aussi bonne que les produits en alliages Al-Mg comparables qui sont connus, et ce, malgré une teneur en magnésium notablement plus élevée. Dans le cadre de la présente invention, cette résistance à la corrosion est caractérisée de façon préférée, soit par la perte de masse et par la profondeur maximale de métal présentant des défauts dus à la corrosion intergranulaire après un test de corrosion intergranulaire (Journal Officiel des Communautés Européennes, 19/11/1984, N L300-35 à 43), soit par un essai de corrosion sous contrainte réalisé suivant la norme ASTM G 30, G39, G44 et G49. L'essai de corrosion sous contrainte peut être réalisé avantageusement en se référant à la norme ASTM G 129, la demanderesse ayant établi par le passé la bonne corrélation entre ces normes et la norme ASTM G 129 (voir R. Dif et al., Proceedings of the 6th International Conference on Aluminium Alloys, 1998, Toyohashi, Japon, pp. 1615- 1620, ainsi que R. Dif et al., Proceedings of the Eurocorr Conference 1997, Trondheil, Norvège, pp. 259 - 264).

L'essai de corrosion intergranulaire choisi est réputé représentatif d'une exposition naturelle en atmosphère marine (R. Dif et al., Proceedings of the EUROCORR Conference, 1999, Aix-la-Chapelle, Allemagne).

Le comportement en corrosion est évalué à l'état initial mais également après des traitements de vieillissement artificiel dont les conditions peuvent varier. Un traitement de 7 jours à 100 C est classiquement utilisé sur les alliages de la série 5xxx afin de

reproduire le vieillissement naturel à température ambiante pendant une vingtaine d'années (E. H.Dix et al., Proceedings of the 4th annual Conference of NACE, San Francisco, USA, 1958).

Dans des cas d'utilisation très particuliers, les structures peuvent être soumises à des températures relativement élevées (au delà de 60 C). L'homme du métier sait que dans ces conditions, certains alliages de la série 5xxx peuvent développer au delà d'une certaine durée d'exposition, une certaine sensibilité à la corrosion. Afin d'étudier ce phénomène dit de sensibilisation, il convient de pratiquer des traitements thermiques plus poussés que 7 jours à 100 C. On utilise habituellement le concept du temps équivalent afin de limiter le nombre et la durée des traitements à effectuer. Plus précisément, un traitement de durée t1 effectué à une température T1 sera équivalent à un traitement de durée t2 effectué à une température T2, donné par l'équation (R.Dif et al., Proceedings of the 6th International Conference on Aluminium Alloys, 1998, Toyohashi, Japon, pp. 1489-1494) :

tl. exp = t2 . exp R.T R.T2 où les températures sont exprimées en Kelvin. Q représente l'énergie d'activation thermique de la diffusion du magnésium (en J / mol). R est la constante des gaz parfaits.

La valeur du rapport Q/R issue de la littérature est de l'ordre de 10 OOOK à 13 500K.

Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, les produits selon l'invention montrent lors du test intergranulaire une résistance à la corrosion intergranulaire qui est caractérisée au moins par une perte de masse inférieure à 20 mg/cm2 après un vieillissement de 7 jours à 100 C, et par une profondeur maximale d'attaque de moins de 70 m.

De façon préférentielle, lesdits produits montrent également, après un vieillissement de 20 jours à 100 C, une perte de masse inférieure à 50 mg/cm2et préférentiellement inférieure à 30 mg/cm2, et une profondeur maximale d'attaque de moins de 100 m.

Les produits les plus préférés dans le cadre de la présente invention montrent après un vieillissement de 20 jours à 120 C une perte de masse inférieure à 80 mg/cm2, préférentiellement inférieure à 70 mg/cm2 et encore plus préférentiellement inférieure à
60 mg/cm2, avec une profondur maximale d'attaque de moins de 400 m, étant entendu que cette caractéristique s'ajoute à au moins l'une des caractéristiques mentionnées ci- dessus, à savoir après vieillisement de 20 jours à 100 C ou de 20 jours à 120 C. Ces produits, s'ils possèdent en plus d'excellentes caractéristiques mécaniques (par exemple un produit Rm x A d'au moins 8500 voire 9000) se prêtent particulièrement bien à la fabrication de constructions soudées, telles que de citernes routières ou ferroviaires, comme expliqué ci-dessous.

Concernant l'étude de la résistance à la corrosion sous contrainte, la demanderesse préfère la méthode de la traction lente ( Slow Strain Rate Testing ), décrite par exemple dans la norme ASTM G129. Cet essai est plus rapide et s'est révélé être plus discriminant que les méthodes classiques consistant à déterminer la contrainte seuil de non rupture en corrosion sous contrainte, à condition de bien contrôler les conditions expérimentales.

Le principe de l'essai en traction lente consiste à comparer les propriétés de traction en milieu inerte (air du laboratoire) et en milieu agressif. La baisse des propriétés mécaniques statiques en milieu corrosif correspond à la sensibilité à la corrosion sous contrainte. Les caractéristiques de l'essai de traction les plus sensibles sont l'allongement à rupture A et la contrainte maximale (à striction) Rm. La demanderesse a constaté que l' allongement à rupture est un paramètre nettement plus discriminant que la contrainte maximale. Il est nécessaire de s'assurer que la diminution des caractéristiques mécaniques statiques correspond effectivement à de la corrosion sous contrainte, définie comme action synergique et simultanée de la sollicitation mécanique et de l'environnement. La demanderesse a donc effectué également des essais de traction en milieu inerte (air du laboratoire), après une pré-exposition préalable de l'éprouvette, sans contrainte, au milieu agressif, pendant la même durée que l'essai de traction effectué dans ce milieu. Si les caractéristiques de traction obtenues ne diffèrent pas de celles que l'on obtient en milieu inerte, la sensibilité à la corrosion sous

contrainte peut alors être définie à l'aide d'un indice I de sensibilité à la CSC défini comme :

Les aspects critiques de l'essai de traction lente concernent le choix de l'éprouvette de traction, de la vitesse de déformation et de la solution corrosive. La demanderesse a utilisé une éprouvette (prélevée dans le sens Travers-Long), présentant une forme échancrée avec un rayon de courbure de 100 mm, ce qui permet de localiser la déformation et de rendre l'essai encore plus sévère.

Concernant la vitesse de sollicitation, une vitesse trop rapide ne permet pas aux phénomènes de corrosion sous contrainte de se développer, mais une vitesse trop lente masque la corrosion sous contrainte. La demanderesse a utilisé une vitesse de déformation de 5.10-5 s-1(correspondant à une vitesse de déplacement de la traverse de 4,5.10-2 mm/min) qui permet de maximiser les effets de la corrosion sous contrainte (R. Dif et al., Proceedings of the 6th International Conference on Aluminium Alloys, 1998, Toyohashi, Japon, pp. 1615-1620).

Concernant l'environnement agressif à utiliser, le même type de problème se pose dans la mesure où un milieu trop agressif masque la corrosion sous contrainte, mais où un environnement trop peu sévère ne permet pas de mettre en évidence de phénomène de corrosion. Une solution de 3%NaCI+0.3%H202 a été utilisé avec succès dans le cadre de la présente invention.

Les produits selon l'invention peuvent être utilisés avantageusement pour la construction soudée, pour la construction de citernes routières ou ferroviaires ou pour la construction de véhicules industriels. Ils peuvent également être utilisés pour la construction de carrosseries d'automobiles, notamment comme pièces de renfort. Elles montre une bonne aptitude à la mise en forme.

Dans une utilisation préférée, on utilise les produits selon l'invention sous forme de tôles laminés dans un état métallurgique peu écroui, tel que l'état 0 ou l'état H111, d'épaisseur comprise entre 3 mm et 12 mm, pour la construction de citernes routières ou

ferroviaires, lesdites tôles étant caractérisées par un produit Rm(TL) x A(TL) supérieur à
8200, préférentiellement supérieur à 8500 et encore plus préférentiellement supérieur à
9000, et par une bonne résistance à corrosion. Pour cette utilisation, d'une façon préférée, la perte de masse lors d'un essai de résistance à la corrosion intergranulaire est inférieure à 30 mg/cm2après un vieillissement de 20 jours à 100 C, et l'indice CSC en traction lente est inférieur à 50 % après un vieillissement de 20 jours à 100 C.

Les produits selon l'invention peuvent être soudés par tous les procédés de soudage utilisables pour les alliages de type Al-Mg, tels que le soudage MIG ou TIG, le soudage par friction, le soudage par laser, le soudage par faisceau d'électrons. Plus particulièrement, la demanderesse a constaté que le soudage MIG des produits selon l'invention conduit a des joints soudés caractérisés par une limite à rupture au moins aussi élevée qu'avec les alliages connus tels que le 5186. Ces essais de soudage ont été effectués dans le sens Travers-Long sur des tôles à l'état Hl 11 avec un chanfrein en V, soudées par soudage MIG semi-automatique en courant lisse, avec un fil d'apport en alliage 5183. Les essais mécaniques ont été effectués sur des éprouvettes de traction prélevées dans le sens Long (perpendiculairement au cordon de soudure) avec cordon arasé symétriquement et avec cordon non arasé.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples, qui n'ont toutefois pas de caractère limitatif.

Exemples Exemple 1 : On a élaboré par coulée semicontinue des plaques de laminage en différents alliages. Leur composition est indiquée au tableau 1. L'analyse chimique des éléments a été effectué par spectroscopie à étincelle sur un pion de spectrométrie obtenu à partir de métal liquide prélevé dans le chenal de coulée.

Les plaques de laminage ont été réchauffées puis laminées à chaud. A titre d'exemple, la plaque correspondant à l'exemple Hl a été réchauffée en trois paliers : 10 h à 490 C, 10 h à 510 C, 3h 45 min à 490 C puis laminée à chaud avec une température d'entrée de 490 C et une température de bobinage de 310 C. Pour les plaques correspondant aux exemples H2, I1, 12, 13 et 14, le réchauffage s'est fait en deux paliers (21h à 510 C + 2h à 490 C), les températures d'entrée au laminage étaient respectivement de 477 C, 480 C, 479 C, 474 C et 478 C alors que les températures de bobinage étaient respectivement de 290 C, 300 C, 270 C, 310 C et 300 C. Après le bobinage, toutes les tôles ont été planées et débitées.

Tableau 1

<tb>
<tb> Alliage <SEP> Mg <SEP> Zn <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> Fe <SEP> Cu <SEP> Zr <SEP> Ti <SEP> Cr
<tb> A <SEP> 4,28 <SEP> 0,06 <SEP> 0,31 <SEP> 0,11 <SEP> 0,26 <SEP> 0,04 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,08
<tb> B <SEP> 4,45 <SEP> 0,12 <SEP> 0,43 <SEP> 0,14 <SEP> 0,28 <SEP> 0,06 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,09
<tb> C <SEP> 4,68 <SEP> 0,02 <SEP> 0,26 <SEP> 0,09 <SEP> 0,25 <SEP> 0,06 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,03 <SEP> 0,01
<tb> D <SEP> 4,54 <SEP> 0,03 <SEP> 0,27 <SEP> 0,10 <SEP> 0,23 <SEP> 0,04 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,01 <SEP> 0,01
<tb> E <SEP> 4,42 <SEP> 0,07 <SEP> 0,28 <SEP> 0,13 <SEP> 0,25 <SEP> 0,07 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,03
<tb> F <SEP> 4,31 <SEP> 0,04 <SEP> 0,32 <SEP> 0,13 <SEP> 0,27 <SEP> 0,05 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,07
<tb> G <SEP> 5,05 <SEP> 0,38 <SEP> 0,29 <SEP> 0,12 <SEP> 0,22 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,01
<tb> Hl, <SEP> H2 <SEP> 5,19 <SEP> 0,38 <SEP> 0,31 <SEP> 0,08 <SEP> 0,15 <SEP> 0,01 <SEP> < <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,01
<tb> Il <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 5,30 <SEP> 0,26 <SEP> 0,33 <SEP> 0,10 <SEP> 0,16 <SEP> 0,05 <SEP> <0,02 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02
<tb>

Les alliages A, B, C, D, E et F sont des alliages selon l'état de la technique. Les alliages G, H et 1 sont des alliages selon l'invention.

Les propriétés des tôles élaborées à partir de ces alliages sont indiquées dans le Tableau 2. Les tôles portent la même lettre de référence que l'alliage dans lequel elles ont été élaborées.

Tableau 2
Propriétés des tôles

<tb>
<tb> tôle <SEP> Etat <SEP> Epaisseur <SEP> Rm <SEP> (TL) <SEP> Rp0,2 <SEP> (TL) <SEP> A <SEP> (TL) <SEP> Rm(TL) <SEP> x <SEP> A(TL)
<tb> [mm] <SEP> [MPa] <SEP> [MPa] <SEP> [%]
<tb> A <SEP> H111 <SEP> 6,5 <SEP> 278 <SEP> 170 <SEP> 23 <SEP> 6394
<tb> B <SEP> H111 <SEP> 5,1 <SEP> 300 <SEP> 177 <SEP> 23 <SEP> 6900
<tb> C <SEP> O <SEP> 5,4 <SEP> 290 <SEP> 149 <SEP> 26,5 <SEP> 7685
<tb> D <SEP> H111 <SEP> 6,2 <SEP> 274 <SEP> 138 <SEP> 28 <SEP> 7672
<tb> E <SEP> O <SEP> 4,9 <SEP> 287 <SEP> 147 <SEP> 27 <SEP> 7749
<tb> F <SEP> H111 <SEP> 5,3 <SEP> 294 <SEP> 170 <SEP> 23,5 <SEP> 6909
<tb> G <SEP> H <SEP> 111 <SEP> 4,7 <SEP> 300 <SEP> 180 <SEP> 27,7 <SEP> 8310
<tb> H1 <SEP> H <SEP> 111 <SEP> 5,0 <SEP> 300 <SEP> 159 <SEP> 29,5 <SEP> 8850
<tb> H2 <SEP> H111 <SEP> 5,0 <SEP> 309 <SEP> 176 <SEP> 29 <SEP> 8961
<tb> Il <SEP> H111 <SEP> 6,1 <SEP> 311 <SEP> 177 <SEP> 28.6 <SEP> 8895
<tb> 12 <SEP> H111 <SEP> 8.1 <SEP> 322 <SEP> 187 <SEP> 29.7 <SEP> 9563
<tb> I3 <SEP> H111 <SEP> 6,1 <SEP> 311 <SEP> 177 <SEP> 28.2 <SEP> 8770
<tb> I4 <SEP> H111 <SEP> 5 <SEP> .1 <SEP> 312 <SEP> 173 <SEP> 29.1 <SEP> 9079
<tb>
Exemple 2 : Deux tôles correspondant à l'exemple Hl d'épaisseur 5,0 mm à l'état H111 ont été soudées bout-à bout dans le sens Travers-Long avec un chanfrein en V (angle 45 ) par soudage MIG semi-automatique en courant lisse. Un fil d'apport en alliage 5183 (Mg 4,81 %, Mn 0,651 %, Ti 0,120 %, Si 0,035 %, Fe 0,130 %, Zn 0,001 %, Cu 0,001 %, Cr

0,075 %) d'épaisseur 1,2 mm fourni par la société Soudure Autogène Française a été utilisé.

L'éprouvette a été prélevée dans le sens Long à travers le joint soudé de façon à ce que le joint se trouve au milieu. Avec le cordon arasé symétriquement, on a trouvé une valeur de Rm de 285 MPa, et avec un cordon non arasé une valeur de 311MPa.

Le même essai a été réalisé sur deux tôles correspondant à la tôle H2. Avec le cordon de soudure arasé symétriquement, on a trouvé une valeur de Rm de 290 Mpa. Avec un cordon non arasé, on trouve une valeur de 318 MPa. A titre de comparaison, on obtient 283 MPa avec un cordon arase sur des tôles selon l'art antérieur d'épaisseur comparable (voir L. Cottignies et al., AA 5186: a new aluminium alloy for welded constructions , Journal of Light Metal Welding and Construction, 1999).

Exemple 3 : Sur des tôles réalisées comme décrit dans l'exemple 1, on a effectué des essais de LDH (Limit Dome Height). Le LDH est un essai d'emboutissage à flan bloqué en périphérie (R.Thompson, The LDH test to evaluate sheet metal formability-Final report of the LDH committee of the North American Deep Drawing Research Group , SAE Conference, Détroit, 1993, SAE Paper N 93-0815). Le flan de taille 490 mm x 490 mm est sollicité en bi-expansion équiaxe. La lubrification entre le poinçon (diamètre 250 mm) et la tôle est assurée par un film plastique et de la graisse. La valeur LDH est le déplacement du poinçon à rupture, soit la profondeur limite de l'emboutissage.

On obtient une valeur de 101 mm pour la tôle Hl, et une valeur de 94,1 mm pour la tôle H2. A titre de comparaison, on avait obtenu pour un alliage de l'art antérieur avec une épaisseur comparable la valeur de LDH de 94,3 mm (voir L. Cottignies et al., AA 5186 : a new aluminium alloy for welded constructions , Journal of Light Metal Welding and Construction, 1999).

Exemple 4 : Sur une tôle de l'art antérieur et la tôle correspondant à l'exemple Hl, nous avons réalisé des essais de traction lente selon la méthode et avec les paramètres décrits dans le paragraphe Description détaillée de l'invention . Les valeurs d'allongement obtenues pour les deux alliages et les différentes conditions de vieillissement sont données dans le tableau 3.

Tableau 3
Résultats de Traction Lente

<tb>
<tb> Vieillissement <SEP> A% <SEP> A% <SEP> A% <SEP> 1%
<tb> Alliage <SEP> Air <SEP> NaCI+H202 <SEP> Pré-Exposition <SEP> Indice <SEP> CSC
<tb> Art <SEP> Aucun <SEP> 22.8 <SEP> 22. <SEP> 8 <SEP> Non <SEP> testé <SEP> 0%
<tb> Antérieur <SEP> 7 <SEP> j <SEP> 100 C <SEP> 24. <SEP> 2 <SEP> 24. <SEP> 0 <SEP> Non <SEP> testé <SEP> 1 <SEP> % <SEP>
<tb> 20 <SEP> j <SEP> 100 C <SEP> 25.0 <SEP> 10.5 <SEP> 24.4 <SEP> 58%
<tb> 20 <SEP> j <SEP> 120 C <SEP> 24.6 <SEP> 5.4 <SEP> 24.4 <SEP> 78%
<tb> Invention <SEP> Aucun <SEP> 28. <SEP> 9 <SEP> 29. <SEP> 8 <SEP> Non <SEP> testé <SEP> 0%
<tb> (ex. <SEP> Hl) <SEP> 7 <SEP> j <SEP> 100 C <SEP> 30.4 <SEP> 30.5 <SEP> Non <SEP> testé <SEP> 0%
<tb> 20 <SEP> j <SEP> 100 C <SEP> 30.7 <SEP> 21.3 <SEP> 30.8 <SEP> 31%
<tb> 20 <SEP> j <SEP> 120 C <SEP> 30.3 <SEP> 7.7 <SEP> 30.6 <SEP> 75%
<tb>
On observe que l'alliage selon l'invention présente une meilleure tenue en corrosion sous contrainte après vieillissement, notamment pour des niveaux de vieillissement intermédiaires, malgré une teneur en magnésium plus élevée.

Des essais de corrosion intergranulaire ont été réalisés sur la tôle Hl, selon les préconisations du Journal Officiel de Communautés Européennes, 19/11/84, N L300, 35 à 43, en utilisant la solution B (NaCI 30 g/1 + HCl 5 g/1), sur des échantillons de taille 30 mm * 30 mm * 5 mm. Les résultats obtenus lors de ces essais sont reportés dans le Tableau 4, en référence aux résultats de l'art antérieur.

Tableau 4

<tb>
<tb> Alliage <SEP> selon <SEP> l'invention <SEP> (ex. <SEP> Hl) <SEP> Art <SEP> antérieur <SEP> (5186)
<tb> Vieillissement <SEP> Perte <SEP> de <SEP> masse <SEP> Profondeur <SEP> Perte <SEP> de <SEP> masse <SEP> Profondeur
<tb> (mg/cm2) <SEP> maximale <SEP> (mg/cm2) <SEP> maximale
<tb> d'attaque <SEP> ( m) <SEP> d'attaque <SEP> ( m)
<tb> Aucun <SEP> 6 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 0
<tb> 7 <SEP> jours <SEP> à <SEP> 100 C <SEP> 10 <SEP> 50 <SEP> 17 <SEP> 130
<tb> 20 <SEP> jours <SEP> à <SEP> 100 C <SEP> 15 <SEP> 70 <SEP> 26 <SEP> 160
<tb> 20 <SEP> jours <SEP> à <SEP> 120 C <SEP> 55 <SEP> 300 <SEP> 45 <SEP> 300
<tb> 40 <SEP> jours <SEP> à <SEP> 120 C <SEP> - <SEP> 350 <SEP> 70 <SEP> 450
<tb>
L'alliage selon l'invention présente un niveau de résistance à la corrosion intergranulaire comparable, voire meilleur à celui de l'art antérieur.

Claims

REVENDICATIONS

1) Produit corroyé en alliage Al-Mg, caractérisé en ce qu'il contient (en pourcents massiques)

Mg 4,85 - 5,35 Mn 0,20 - 0,50 Zn 0,20 - 0,45

Si < 0,20 Fe < 0,30 Cu < 0,25 Cr < 0,15

Ti<0,15 Zr<0,15 le reste de l'aluminium avec ses inévitables impuretés.

2) Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que Mg 4,90 - 5,30.

3) Produit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que Mn 0,20 - 0,40, et préférentiellement 0,25 - 0,35.

4) Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Zn

0,25 - 0,40.

5) Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que

Cu < 0,20 et préférentiellement < 0,15.

6) Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il contient au moins 0,10 % de fer.

7) Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il contient au moins 0,05 % de silicium.

8) Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il contient au moins 4,9 % de magnésium.

9) Produit selon l'une quelconque des revendcations 1 à 8, caractérisé en ce qu'il contient au moins 5,0 % de magnésium.

10) Produit selon l'une quelconque des rvendications 1 à 9, caractérisé en ce que son allongement à la rupture A(TL) est au moins 24 %.

11) Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que sa limite d'élasticité RpO,2(TL) est au moins 150 MPa, sa résistance à la rupture Rm(TL) est au moins 290 MPa, et son allongement à la rupture A(TL) est au moins 27 %.

12) Produit selon la revendication 11, caractérisé en ce que sa limite d'élasticité

RpO,2(TL) est au moins 170 MPa.

13) Produit selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que sa résistance à la rupture Rm(TL) est au moins 300 MPa.

14) Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le produit Rm(TL) x A(TL) , dans lequel Rm(TL) est exprimé en MPa et A(TL) en pourcent, est supérieur à 8200, préférentiellement supérieur à 8500 et encore plus préférentiellement supérieur à 9000.

15) Produit selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la perte de masse après le test de corrosion intergranulaire après vieillissement de 7 jours à

100 C est inférieure à 20 mg/cm2.

16) Produit selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la perte de masse après le test de corrosion intergranulaire après vieillissement de 20 jours à

100 C est inférieure à 50 mg/cm2 et préférentiellement inférieure à 30 mg/cm2.

17) Produit selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la perte de masse après le test de corrosion intergranulaire après vieillissement de 20 jours à

120 C est inférieure à 80 mg/ cm2 , préférentiellement inférieure à 70 mg/cm2 et encore plus préférentiellement inférieure à 60 mg/cm2.

18) Utilisation d'une tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 pour la construction soudée.

19) Utilisation d'une tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 pour la construction de citernes routières ou ferroviaires.

20) Utilisation d'une tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 pour la construction de véhicules industriels.

21) Utilisation d'une tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 pour la construction de carrosseries d'automobiles.

22) Citerne routière ou ferroviaire réalisée au moins partiellement avec des tôles de composition (en pourcent massique)

Mg 4,95 - 5,35 Mn 0,20 - 0,50 Zn 0,25 - 0,45

Si 0,05 - 0,20 Fe 0,10 - 0,30 Cu < 0,25 Cr < 0,15

Ti<0,15 Zr<0,10 le reste de l'aluminium avec ses inévitables impuretés, lesdites tôles ayant un produit Rm(TL) x A(TL) d'au moins 8500, et préférentiellement d'au moins 9000.

23) Citerne selon la revendication 22, caractérisée en ce que lesdites tôles montrent une résistance à la corrosion caractérisée par une perte de masse lors de l'essai de corrosion intergranulaire inférieure à 30 mg/cm2 après un vieillissement de 20 jours à 100 C.

24) Citerne selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisée en ce que lesdites tôles montrent une résistance à la corrosion sous contrainte caractérisée par un indice de CSC inférieur à 50% après un vieillissement de 20 jours à 100 C.

25) Construction soudée réalisée au moins partiellement avec des tôles selon l'une quelconque des revendications 1 à 17.

26) Construction soudée selon la revendication 25, caractérisée en ce que le joint de soudure, obtenu par soudage bout à bout dans le sens Travers-Long avec un chanfrein en V (angle 45 ) par soudage MIG avec un fil d'apport en alliage 5183,

montre une valeur de Rm d'au moins 275 MPa, mesurée sur éprouvette prélevée dans le sens Long à travers le joint soudé et disposée de façon à ce que ledit joint soudé se trouve au milieu de la longueur de l'éprouvette, après arasage symétrique du cordon de soudure.