FR2857376A1 - Aluminium-magnesium-silicon alloy for rolled products needing a high capacity of absorption of kinetic energy by plastic deformation, notably for motor vehicle components - Google Patents

Aluminium-magnesium-silicon alloy for rolled products needing a high capacity of absorption of kinetic energy by plastic deformation, notably for motor vehicle components Download PDF

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Abstract

An aluminium-magnesium-silicon alloy has the following composition (by wt %): (a) Si: 0.40 - 0.80; (b) Mg: 0.40 - 0.80; (c) Cu: 0.10 - 0.25; (d) Mn: 0.10 - 0.40; (e) Fe: 0.40; (f) Cr: 0.10; (g) Ti: 0.10; (h) V: 0.25; (i) impurities: 0.05 - 0.15; (j) Al: remainder. Independent claims are also included for: (a) a rolled AlMgSi alloy of this composition; (b) a component destined to absorb kinetic energy by plastic deformation made from the rolled product; (c) a vehicle component destined to absorb kinetic energy made from the rolled product; (d) the fabrication of the rolled product.

Description

ALLIAGE DE AIMgSiALLOY OF AIMgSi

L'invention est relative à un alliage de A1MgSi et à un procédé de réalisation dudit alliage.  The invention relates to an alloy of A1MgSi and to a process for producing said alloy.

Des alliages d'aluminium du type Al-Mg-Si tels que les alliages d'aluminium de la série AA6xxx sont couramment utilisés et sont avantageux en raison de leur limite d'élasticité et de leur résistance à la traction modérément élevée, de leur faible sensibilité à la trempe et de leur bonne résistance à la corrosion. Cependant, les alliages du type Al-Mg-Si selon la technique antérieure se fissurent souvent lorsqu'ils subissent un choc et ils n'absorbent pas efficacement l'énergie cinétique par déformation plastique.  Aluminum alloys of the Al-Mg-Si type such as aluminum alloys of the AA6xxx series are commonly used and are advantageous because of their yield strength and their moderately high tensile strength, their low sensitivity to quenching and their good resistance to corrosion. However, prior art Al-Mg-Si alloys often crack when subjected to shock and do not effectively absorb kinetic energy by plastic deformation.

La présente invention vise à réaliser un alliage de AlMgSi se prêtant à des applications dans lesquelles une grande capacité d'absorption d'énergie cinétique par déformation plastique est nécessaire et qui convienne, en particulier, dans l'industrie automobile.  The present invention aims at producing an alloy of AlMgSi suitable for applications in which a large kinetic energy absorption capacity by plastic deformation is necessary and which is particularly suitable in the automotive industry.

La présente invention vise également à réaliser un alliage de AlMgSi se fissurant moins, sous l'effet d'un choc, en comparaison des alliages de A1MgSi selon la technique antérieure.  The present invention also aims at producing an alloy of AlMgSi cracking less, under the effect of an impact, in comparison with the alloys of A1MgSi according to the prior art.

L'invention vise en outre à réaliser un procédé pour fabriquer un produit 20 laminé réalisé avec le nouvel alliage AJMgSi.  The invention further aims to provide a process for producing a rolled product made with the new AJMgSi alloy.

Selon l'invention, il est proposé un alliage corroyé de AlMgSi contenant, en pourcentages de poids: Si 0,40 0,80 Mg 0,40 0,80 Cu 0,10 0,25 Mn 0,10 0,40 Fe maxi 0,40 Cr maxi 0,10 Ti maxi 0,10 V maxi 0,25 impuretés, 0,05 maxi chacune, total maxi 0,15, Al reste.  According to the invention, there is provided a wrought alloy of AlMgSi containing, in percentages by weight: Si 0.40 0.80 Mg 0.40 0.80 Cu 0.10 0.25 Mn 0.10 0.40 Max Fe max 0.40 Cr max 0.10 Ti max 0.10 V max 0.25 impurities, 0.05 maxi each, max total 0.15, Al remainder.

L'alliage de AlMgSi selon la présente invention a une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité à long terme ainsi qu'une bonne résistance à la 35 corrosion. Un produit laminé réalisé avec l'alliage de A1MgSi selon la présente invention possède une grande capacité d'absorption d'énergie cinétique par déformation plastique et résiste également à la fissuration lorsqu'il est soumis à la force d'un choc.  The AlMgSi alloy according to the present invention has good mechanical strength and good long-term stability as well as good corrosion resistance. A laminated product made with the AlMgSi alloy according to the present invention has a high kinetic energy absorption capacity by plastic deformation and also resists cracking when subjected to the force of a shock.

L'alliage a une teneur en Mg de 0,40 à 0,80% en poids pour avoir une résistance mécanique optimale, en particulier lorsqu'il est utilisé en combinaison avec une teneur en Si de 0,40 à 0,80% en poids. Mg et Si se combinent pour former un composé Mg2Si de renforcement et de préférence un excédent de Si. Mg peut être présent à raison de 0,50 à 0,70% en poids ou 0,50 à 0,60% en poids. Si peut être présent à raison de 0,50 à 0,70% en poids ou 0,55 à 0,65% en poids.  The alloy has a Mg content of 0.40 to 0.80% by weight to have optimum mechanical strength, particularly when used in combination with a Si content of 0.40 to 0.80% by weight. weight. Mg and Si combine to form a reinforcing Mg 2 Si compound and preferably an excess of Si Mg may be present at 0.50 to 0.70 wt% or 0.50 to 0.60 wt%. If may be present at 0.50 to 0.70% by weight or 0.55 to 0.65% by weight.

Cu est présent à raison de 0,10 à 0,25% en poids, car Cu accroît la résistance mécanique de la matrice de l'alliage. Comme la résistance mécanique de l'alliage selon la présente invention peut être réduite par un traitement de survieillissement, il convient d'accroître préalablement la résistance mécanique de la matrice de l'alliage. Si la teneur en Cu est inférieure à 0,10% en poids, on ne peut pas obtenir cet effet.  Cu is present at 0.10 to 0.25% by weight since Cu increases the strength of the alloy matrix. Since the mechanical strength of the alloy according to the present invention can be reduced by over-aging treatment, the mechanical strength of the matrix of the alloy should be increased beforehand. If the Cu content is less than 0.10% by weight, this effect can not be obtained.

Cependant, s'il y a plus de 0,25% en poids de Cu, la résistance à la corrosion filiforme et la résistance à la corrosion par piqûres de l'alliage deviennent inacceptables. Cu peut être présent à raison de 0,15 à 0,25% en poids.  However, if there is more than 0.25% by weight of Cu, the filiform corrosion resistance and pitting resistance of the alloy becomes unacceptable. Cu may be present at 0.15 to 0.25% by weight.

La teneur maximale en Mn est de 0,40% en poids pour affiner les grains recristallisés et pour réunifier la structure. Mn peut être présent à raison de 0,10 à 0,30% en poids, de préférence 0,10 à 0,20% en poids et de préférence encore 0,10 à 0,15% en poids.  The maximum content of Mn is 0.40% by weight to refine the recrystallized grains and to reunite the structure. Mn may be present in an amount of from 0.10 to 0.30% by weight, preferably from 0.10 to 0.20% by weight and more preferably from 0.10 to 0.15% by weight.

Un maximum de 0,25% en poids de V peut être présent dans l'alliage selon la présente invention. V a un effet avantageux d'affinage des grains. Un maximum de 0,20% en poids de V, ou un maximum de 0,15% en poids de V, ou un maximum de 0,10% en poids de V ou un maximum de 0,05% en poids de V (c'est-à-dire jusqu'au niveau correspondant à une impureté) peut être présent. V peut également être présent à raison de 0,05 à 0,20% en poids ou 0,10 à 0,20% en poids.  A maximum of 0.25% by weight of V may be present in the alloy according to the present invention. V has an advantageous effect of refining grains. A maximum of 0.20% by weight of V, or a maximum of 0.15% by weight of V, or a maximum of 0.10% by weight of V or a maximum of 0.05% by weight of V ( that is, to the level corresponding to an impurity) may be present. V may also be present at from 0.05 to 0.20% by weight or from 0.10 to 0.20% by weight.

Un maximum de 0,10% en poids de Cr est présent en raison de son effet d'ancrage sur les limites des grains, ce qui affine les grains et stabilise la structure.  A maximum of 0.10% by weight of Cr is present because of its anchoring effect on the grain boundaries, which refines the grains and stabilizes the structure.

S'il y a plus de 0,10% en poids de Cr, la probabilité de formation de gros grains primaires augmente, car Cr limite la solubilité de Mn.  If there is more than 0.10% by weight of Cr, the probability of large primary grain formation increases because Cr limits the solubility of Mn.

Ti est important comme affineur de grains et il est préférable que la teneur en Ti ne dépasse pas 0,1% en poids. Un maximum de 0,05% en poids de Ti peut également être présent.  Ti is important as a grain refiner and it is preferable that the Ti content does not exceed 0.1% by weight. A maximum of 0.05% by weight of Ti may also be present.

Un maximum de 0,40% en poids de Fe est présent. Fe contribue au renforcement par diffusion et à l'affinage des grains. Une teneur supérieure à 0,40% en poids de Fe est préjudiciable en ce qui concerne l'aptitude au formage. Fe peut être présent à raison de 0,10 à 0,30% en poids.  A maximum of 0.40% by weight of Fe is present. Fe contributes to diffusion enhancement and grain refining. A content greater than 0.40% by weight Fe is detrimental with respect to formability. Fe may be present at 0.10 to 0.30% by weight.

Le reste est composé d'aluminium et d'impuretés. Chaque impureté est présente à raison de 0,05% en poids maximum et le total des impuretés est de 0,15% en poids maximum.  The rest is made of aluminum and impurities. Each impurity is present at a maximum of 0.05% by weight and the total impurities is 0.15% by weight maximum.

L'alliage de A1MgSi selon la présente invention peut être transformé en produit laminé. L'alliage de A1MgSi laminé selon la présente invention peut servir de pièce servant à absorber l'énergie cinétique par déformation plastique. L'alliage de AIMgSi laminé selon la présente invention peut être utilisé pour une pièce d'automobile afin d'absorber l'énergie cinétique par déformation plastique.  The AlMgSi alloy according to the present invention can be converted to rolled product. The laminated AlMgSi alloy according to the present invention can serve as a part for absorbing kinetic energy by plastic deformation. The laminated AIMgSi alloy according to the present invention can be used for an automotive part in order to absorb kinetic energy by plastic deformation.

En outre, l'invention est mise en oeuvre dans un procédé pour fabriquer un produit laminé constitué de l'alliage de AlMgSi selon la présente invention, comprenant les étapes successives de: i) coulée, ii) préchauffage ou homogénéisation, iii) laminage à chaud, iv) laminage à froid, v) homogénéisation ou traitement thermique de mise en solution, vi) trempe, vii) vieillissement.  In addition, the invention is implemented in a process for producing a laminated product consisting of the AlMgSi alloy according to the present invention, comprising the successive stages of: i) casting, ii) preheating or homogenization, iii) rolling with hot, iv) cold rolling, v) homogenization or solution heat treatment, vi) quenching, vii) aging.

Le présent procédé donne au produit laminé en alliage de AlMgSi selon la présente invention de bonnes propriétés d'absorption d'énergie cinétique à un coût raisonnable.  The present process gives the AlMgSi alloy rolled product of the present invention good kinetic energy absorption properties at a reasonable cost.

Pour couler l'alliage de AlMgSi en lingots, on peut utiliser à la fois des procédés de coulée continue et semi-continue. La coulée semi-continue en lingotière tubulaire courte est préférable.  To cast the AlMgSi alloy into ingots, both continuous and semi-continuous casting processes can be used. Semi-continuous casting in the short tubular mold is preferable.

Après avoir été coulé, l'alliage de AlMgSi est homogénéisé à une 30 température de 450 C à 600 C ou, de préférence, de 500 C à 575 C.  After having been cast, the AlMgSi alloy is homogenized at a temperature of 450 ° C. to 600 ° C. or, preferably, 500 ° C. to 575 ° C.

Après avoir été homogénéisé, l'alliage de AJMgSi est laminé à chaud jusqu'à une épaisseur intermédiaire avant d'être laminé à froid jusqu'à une épaisseur finale, en une ou plusieurs passes.  After being homogenized, the AJMgSi alloy is hot rolled to an intermediate thickness before being cold rolled to a final thickness in one or more passes.

Après avoir été laminé à froid, l'alliage de AlMgSi subit un traitement thermique de mise en solution avant d'être trempé à l'aide d'eau, d'une pulvérisation d'eau ou d'une application d'air forcé.  After being cold rolled, the AlMgSi alloy undergoes a solution heat treatment before being quenched with water, a water spray or a forced air application.

De préférence, la vitesse de refroidissement après le traitement thermique de 5 mise en solution est d'au moins 50 /s.  Preferably, the cooling rate after the solution heat treatment is at least 50 / s.

L'alliage de AlMgSi est vieilli naturellement ou artificiellement, par recuit, pour parvenir au niveau voulu de propriétés mécaniques et physiques.  The AlMgSi alloy is naturally or artificially aged by annealing to achieve the desired level of mechanical and physical properties.

Le produit laminé peut être transformé en pièces de nombreux types et il convient en particulier pour des pièces qui, entre autres, nécessitent une grande capacité d'absorption d'énergie cinétique par déformation plastique, par exemple des pièces de véhicules.  The laminated product can be converted into pieces of many types and is particularly suitable for parts which, inter alia, require a large capacity for absorbing kinetic energy by plastic deformation, for example parts of vehicles.

On va maintenant illustrer l'invention par un exemple qui ne limite pas le cadre de l'invention.  The invention will now be illustrated by an example which does not limit the scope of the invention.

Elément Si Mg Cu Fe Mn Cr Ti V Al & (en % de poids) impuretés Composition 1 0,60 0,56 0,20 0,22 0,12 0,05 0, 02 traces reste Composition 2 0,60 0,56 0,20 0,22 0,12 0,05 0,02 0, 10 reste Des alliages présentant les compositions 1 et 2 indiquées ci-dessus ont été coulés avant d'être homogénéisés, laminé à chaud, laminés à froid, soumis à un traitement thermique de mise en solution, trempés et vieillis. Leurs propriétés mécaniques ont été examinées dans l'état de trempe fraîche et dans l'état de sous- vieillissement, de vieillissement maximal et de survieillissement. La capacité d'absorption de l'énergie cinétique a été testée et a été jugée très acceptable pour une utilisation dans des articles ou des pièces pour absorber l'énergie cinétique par déformation plastique, en particulier pour des pièces de véhicules.  Element If Mg Cu Fe Mn Cr Ti V Al & (in% by weight) impurities Composition 1 0.60 0.56 0.20 0.22 0.12 0.05 0.02 traces remains Composition 2 0.60 0, 0.20 0.22 0.12 0.05 0.02 0, 10 remaining Alloys having the above-mentioned compositions 1 and 2 were cast before being homogenized, hot rolled, cold rolled, subjected to to a solution heat treatment, quenched and aged. Their mechanical properties were examined in the state of fresh quenching and in the state of under-aging, maximum aging and over-aging. The kinetic energy absorption capacity has been tested and found to be very acceptable for use in articles or parts for absorbing kinetic energy by plastic deformation, particularly for vehicle parts.

Claims (15)

REVENDICATIONS 1. Alliage de AlMgSi, caractérisé en ce qu'il contient, en pourcentages de poids: Si 0,40 0,80 Mg 0,40 0,80 Cu 0,10 0,25 Mn 0,10 0,40 Fe maxi 0,40 1 o Cr maxi 0,10 Ti maxi 0,10 V maxi 0,25 impuretés, maxi 0,05 chacune, total maxi 0,15, Al reste.  1. AlMgSi alloy, characterized in that it contains, in percentages by weight: Si 0.40 0.80 Mg 0.40 0.80 Cu 0.10 0.25 Mn 0.10 0.40 Max Fe 0 , 40 1 o Cr max 0.10 Ti max 0.10 V max 0.25 impurities, max 0.05 each, total maximum 0.15, Al remainder. 2. Alliage de AIMgSi selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Mn est de 0,10 à 0,30% en poids, et de préférence de 0,10 à 0, 20% en poids.  2. AIMgSi alloy according to claim 1, characterized in that the Mn content is from 0.10 to 0.30% by weight, and preferably from 0.10 to 0.20% by weight. 3. Alliage de AlMgSi selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la teneur en Mn est de 0,10 à 0,15% en poids.  3. AlMgSi alloy according to claim 1 or 2, wherein the Mn content is from 0.10 to 0.15% by weight. 4. Alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur maximale en V est de 0,15% en poids.  4. AlMgSi alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the maximum content of V is 0.15% by weight. 5. Alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur maximale en V est de 0,10% en poids.  5. AlMgSi alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the maximum content of V is 0.10% by weight. 6. Alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Mg est de 0,50 à 0,70% en poids et de préférence de 0,50 à 0,60% en poids.  6. AlMgSi alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the Mg content is from 0.50 to 0.70% by weight and preferably from 0.50 to 0.60% by weight. 7. Alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Si est au maximum de 0,50 à 0,70% en poids et, de préférence, de 0,55 à 0,65% en poids.  7. AlMgSi alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the Si content is at most 0.50 to 0.70% by weight and preferably 0.55 to 0.65% by weight. in weight. 8. Alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Cu est de 0,15 à 0,25% en poids.  8. AlMgSi alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the Cu content is from 0.15 to 0.25% by weight. 9. Alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur maximale en Ti est de 0,05% en poids.  9. AlMgSi alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the maximum Ti content is 0.05% by weight. 10. Alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Fe est de 0,10 à 0,30% en poids.  10. AlMgSi alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the Fe content is from 0.10 to 0.30% by weight. 11. Produit laminé en alliage de AlMgSi selon l'une quelconque des revendications précédentes.  11. A laminated AlMgSi alloy product according to any one of the preceding claims. 12. Pièce destinée à absorber l'énergie cinétique par déformation plastique, réalisée à partir du produit laminé selon la revendication 11.  12. Part designed to absorb the kinetic energy by plastic deformation, made from the laminated product according to claim 11. 13. Pièce de véhicule destinée à absorber l'énergie cinétique par déformation plastique, réalisée à l'aide du produit laminé selon la revendication 11.  13. Vehicle part for absorbing kinetic energy by plastic deformation, carried out with the laminated product according to claim 11. 14. Procédé pour fabriquer un produit laminé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives de: i) coulée, ii) préchauffage ou homogénéisation, iii) laminage à chaud, iv) laminage à froid, v) homogénéisation ou traitement thermique de mise en solution, vi) trempe, vii) vieillissement.  14. Process for manufacturing a rolled product according to claim 11, characterized in that it comprises the successive stages of: i) casting, ii) preheating or homogenization, iii) hot rolling, iv) cold rolling, v) homogenization or solution heat treatment, vi) quenching, vii) aging. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'une l'homogénéisation est effectuée à une température de 450 à 600 C, et de préférence de 500 à 575 C.  15. The method of claim 14, characterized in that a homogenization is carried out at a temperature of 450 to 600 C, and preferably from 500 to 575 C.
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