WO2002048414A1 - Piece de securite moulee en alliage al-si - Google Patents

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WO2002048414A1
WO2002048414A1 PCT/FR2001/003966 FR0103966W WO0248414A1 WO 2002048414 A1 WO2002048414 A1 WO 2002048414A1 FR 0103966 W FR0103966 W FR 0103966W WO 0248414 A1 WO0248414 A1 WO 0248414A1
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alloy
molding
security
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PCT/FR2001/003966
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Michel Garat
François COSSE
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Aluminium Pechiney
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys

Definitions

  • Safety part molded from Al-Si alloy
  • the invention relates to the manufacture of molded safety parts, intended in particular for the automobile, such as for example suspension parts, made of hypoeutectic Al-Si alloys, these parts having, after heat treatment, high mechanical strength, sufficient ductility, good corrosion resistance and good metallurgical health.
  • the processes commonly used for the production of such parts are molding in a metal mold by gravity or under low pressure, “squeeze casting”, molding in a metal mold followed by forging, or a die forging as described in the US patent 5582659 (Nippon Light Metal and Nissan Motor), or in the utility certificate FR 2614814 (Thomas DI SERIO), or semi-solid forming by pressure injection or forging (thixomolding or rheomolding depending on whether we start from the solid state or the liquid state). Isostatic pressure lost evaporative model molding, high quality pressure molding, optionally under vacuum, and sand or metal mold molding followed by hot isostatic compaction are also applicable.
  • the alloys usually used for this type of part are generally Al-Si-Mg alloys, in particular of the AlSi7Mg, AlSi9Mg or AlSilOMg type. These alloys have in fact in states F, T5 and especially T6, a good compromise between mechanical strength and elongation, and excellent resistance to corrosion.
  • US patent 5582659 filed in 1993 by Nippon Light Métal and Nissan Motor, claims a process for manufacturing molded parts comprising the casting of a blank containing (% by weight):
  • Patent EP 0687742 filed in 1994 by Aluminum Rheinfelden describes an alloy for die casting intended for safety molded parts, of composition (% by weight): Si: 9.5 - 11.5 Mg: 0.1 - 0 , 5 Mn: 0.5 - 0.8 Fe ⁇ 0.15 Cu ⁇ 0.03
  • Si 9.5 - 11.5
  • Mg 0.1 - 0
  • 5 Mn 0.5 - 0.8 Fe ⁇ 0.15 Cu ⁇ 0.03
  • AlCuMgSi AlCuMgSi
  • the EN AC 46400 alloy has a Cu content between
  • the subject of the invention is a security part with high mechanical strength and good ductility, molded from an Al-Si alloy of composition (% by weight):
  • the alloy contains from 0.5 to 0.7% Mg and from 0.3 to 0.9% Cu.
  • the composition of the alloy comprises from 2 to 7 % Si.
  • the single figure represents, for AlSi alloys with 7% of silicon containing respectively 0.45%> and 0.9%) of copper, the variation of hardness HB as a function of the duration of tempering in hours, for 3 tempering temperatures : 170 ° C, 180 ° C and 190 ° C.
  • the invention is based on the observation that adding copper, at a content of between 0.3 and 0.9%, to an AlSiMg alloy, is not only acceptable as regards resistance to corrosion under stress, but also leads, under particular conditions of income, to an improvement in the elastic limit and in the breaking strength without deterioration of the elongation compared to the alloy of the same composition without copper.
  • the invention applies to all AlSiMgCu alloys containing (by weight) from 2 to 11% of silicon, from 0.3 to 0.7% of magnesium and from 0.3 to 0.9%) of copper, the other additives or impurities not exceeding 1%> each and 2% o in total.
  • the magnesium content is between 0.5 and 0.7% ", and that of copper between 0.3 and 0.6%).
  • the alloy may advantageously contain from 0.05 to 0.3%> of titanium for refining purposes, and one or more modifying or refining elements of the eutectic, such as sodium (between 0.001 and 0.020% ), strontium (between 0.004 and 0.050%) or antimony (between 0.03 and 0.3%).
  • the iron content is preferably kept below 0.15%, or, better still, below 0.12%, so as to avoid the formation of iron phases unfavorable to elongation.
  • a molding process which tolerates alloys with a greater tendency to shrink is used better, the compromise between the desired properties can be further improved.
  • These molding processes which have recently been developed, are in particular semi-solid molding (thixomolding or rheomolding), squeeze casting, molding followed by forging or forging, molding with lost evaporative models (“lost foam”) under isostatic pressure, casting under vacuum pressure, and molding followed by hot isostatic compaction (HIP).
  • alloys according to the invention with a silicon content of between 7 and 11%, and the income according to the invention, for example for the production of thin parts requiring good flowability, it is possible to avoid the loss of ductility induced by the high silicon content using a molding process with a high solidification speed, leading to a dendrite arm spacing of less than 20 ⁇ m, such as squeeze casting, vacuum pressure casting, thixomoulding or rheomolding .
  • the degree of structural hardening leading to an HB hardness of more than 125 is obtained by tempering in the temperature range 170 - 190 ° C, lasting between 4 h and 20 h, the duration decreasing when the temperature increases, as shown in the figure where are represented, as a function of time, the hardnesses obtained at respective temperatures of 170, 180 and 190 ° C, for an alloy with 7% silicon containing 0.45 or 0.9% "of copper .
  • the invention also relates to the use, for the same type of security parts, of an alloy with a low silicon content (between 2 and 6%, containing from 0.3 to 0.7%) of magnesium and less of 0.20%> of iron, the other additives and impurities not exceeding 0.3% each and 1% in total.
  • the magnesium content is preferably between 0.45 and 0.65%>.
  • the iron content is preferably kept below 0.15%, and even better below 0.12% ”.
  • the alloy may contain from 0.05 to 0.30% o of titanium for refining purposes, as well as one or more elements modifying or refining the eutectic, such as sodium at a content of between 0, 01 and 0.20%, strontium between 0.004 and 0.050%> or antimony between 0.03 and 0.3%.
  • the parts molded from such an alloy have, when treated in the T6 state, a breaking strength at least equal to that of the alloy equivalent to 7% of silicon, and a higher elongation, which gives them a significantly higher quality index Q, of the order of 515 MPa, instead of 480 to 485 MPa.
  • This quality index Q R m + 150 log A was defined in the article by M. Drouzy, S. Jacob and M. Richard from the Center Technique des Industries de la Fonderie "The breaking load diagram elongation of alloys aluminum. The quality index. Application to A-S7G. » Foundry, n ° 355, April 1976, pp. 139-147. This index is a good indicator of the overall mechanical performance of this type of alloy.
  • the 3 alloys A, B and C of composition (in%> by weight) indicated in Table 1, which do not differ, are poured in the form of shell test tubes with a diameter of 18 mm according to standard NF A 57-702. essential, only by their copper content.
  • test pieces After casting, the test pieces are subjected to a hot isostatic compaction intended to eliminate any microporosity, this compaction being representative of the various molding processes comprising a compaction phase under high pressure during solidification, such as pressure casting, squeeze casting, thixomolding, rheomolding or molding with evaporative lost models under isostatic pressure, or after solidification, such as die-forging.
  • the test pieces were then put into solution with preliminary stages intended to redissolve the eutectics containing copper, and a main stage of homogenization and globulization of eutectic silicon from 16 h at 530 ° C. They are then soaked in water and subjected to the tempering treatments indicated in Table 2.
  • the tempering for 6 h at 160 ° C. is in accordance with the prior art
  • the tempering for 10 h and 1 h at 170 ° C. is in accordance to the invention.
  • Table 2 indicates the static mechanical characteristics of the treated specimens:
  • the quality index Q R m + 150 log A is also indicated.
  • tempering according to the invention very clearly improves the resistance to corrosion under stress compared to the tempering T6.
  • the copper-free alloy D with 4%> of silicon has, relative to the alloy A of Example 1 at 7% of silicon, and whatever the income, a mechanical resistance and higher elongation, and therefore a substantially improved quality index.
  • alloys E and F of Example 2 were replaced by alloys E 'and F', of the same composition with the exception of iron, their iron content being increased to 0.18 and 0.16% respectively.
  • same heat treatment comprising an income of 16 h at 170 ° C.
  • respective elongations A of 7.5%> and 6.8%> are obtained, ie a reduction of 35% and 27% respectively.

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Abstract

L'invention a pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids): Si:2-11; Mg:0,3-0,7; Cu:0,3-0,9; autres éléments <1 chacun et <2 au total; reste aluminium; et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à un durcissement de plus de 125 Brinell. L'invention a également pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids): Si:2-6; Mg:0,3-0,7; Fe<0,20; autres éléments <0,3 chacun et <1 au total; reste aluminium; et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à un indice de qualité Q=Rm+log A>485 MPa.

Description

Pièce de sécurité moulée en alliage Al-Si.
Domaine de l'invention
L'invention concerne la fabrication de pièces moulées de sécurité, destinées notamment à l'automobile, telles que par exemple des pièces de suspension, en alliages Al-Si hypoeutectiques, ces pièces présentant après traitement thermique une résistance mécanique élevée, une ductilité suffisante, une bonne résistance à la corrosion et une bonne santé métallurgique.
Etat de la technique
L'utilisation des alliages d'aluminium de moulage se développe rapidement dans l'automobile, notamment pour les pièces de sécurité telles que les liaisons au sol, permettant un allégement du véhicule. Cet allégement est d'autant plus important qu'on peut obtenir, après traitement thermique, une résistance mécanique élevée. Par ailleurs, il est indispensable, pour ce type de pièce, d'avoir une ductilité suffisante pour éviter une rupture fragile en cas de choc, une bonne résistance à la corrosion, notamment à la corrosion sous contrainte, pour éviter une détérioration de la pièce dans un environnement corrosif tel que le sel de déneigement, et une absence de retassure, en particulier en surface, ce qui pourrait générer des fissures entraînant une rupture de la pièce. Les procédés couramment utilisés pour la production de telles pièces sont le moulage en moule métallique par gravité ou sous basse pression, le « squeeze casting », le moulage en moule métallique suivi d'un forgeage, ou d'un matriçage tel que décrit dans le brevet US 5582659 (Nippon Light Métal et Nissan Motor), ou dans le certificat d'utilité FR 2614814 (Thomas DI SERIO), ou le formage à l'état semi- solide par injection sous pression ou forgeage(thixomoulage ou rhéomoulage selon qu'on part de l'état solide ou de l'état liquide). Le moulage à modèles évaporatifs perdus (lost foam) sous pression isostatique, le moulage sous pression de haute qualité, éventuellement sous vide, et le moulage au sable ou en moule métallique suivi d'une compaction isostatique à chaud sont également applicables. Les alliages utilisés habituellement pour ce type de pièce sont généralement des alliages Al-Si-Mg, notamment du type AlSi7Mg, AlSi9Mg ou AlSilOMg. Ces alliages présentent en effet aux états F, T5 et surtout T6, un bon compromis entre la résistance mécanique et l'allongement, et une excellente résistance à la corrosion.
Cependant, la résistance mécanique est limitée par la capacité de durcissement par la phase Mg2Si.
Plusieurs brevets illustrent l'utilisation de tels alliages. Le brevet US 4104089, déposé en 1976 par Nippon Light Métal concerne des pièces moulées sous pression sans porosité pour l'automobile à haute résistance mécanique et tenue aux chocs, de composition (% en poids) : Si : 7 - 12 Mg : 0,2 - 0,5 Mn : 0,55 - 1 Fe : 0,65 - 1,2
Les pièces sont traitées par mise en solution entre 450 et 530°C, trempées et soumises à un revenu de plus d'une heure entre 150 et 230°C. Le brevet US 5582659, déposé en 1993 par Nippon Light Métal et Nissan Motor, revendique un procédé de fabrication de pièces moulées comportant la coulée d'une ébauche contenant (% en poids) :
Si : 2,0 - 3,3 Mg : 0,2 - 0,6 Fe < 0, 15 et éventuellement Cu : 0,2 - 0,5 Zr : 0,01 - 0,2 Mn ; 0,02 - 0,5 Cr : 0,01 - 0,3, l'homogénéisation de cette ébauche entre 500 et 550°C, le forgeage de l'ébauche et son traitement thermique par mise en solution de 0,5 à 2 h entre 540 et 550°C, trempe à l' eau et revenu T6 de 2 à 20 h entre 140 et 180°C.
Le brevet EP 0687742, déposé en 1994 par Aluminium Rheinfelden décrit un alliage pour coulée sous pression destiné à des pièces moulées de sécurité, de composition (% en poids) : Si : 9,5 - 11,5 Mg : 0,1 - 0,5 Mn : 0,5 - 0,8 Fe < 0,15 Cu < 0,03 Pour dépasser le niveau de résistance obtenu par la précipitation de Mg Si, tout en conservant des propriétés de fonderie adéquates, il faut utiliser des alliages du type AlSiMgCu pouvant être durcis par la série de phases Al2Cu, Al CuMg et w (AlCuMgSi). Il existe de nombreux alliages connus et normalisés . comportant une teneur en cuivre supérieure ou égale à 1%., notamment des alliages AlSi5 comme :
EN AC 45300 (type AlSi5CulMg, proche de AA C355) contenant de 1,0 à 1,5% Cu
EN AC 45100 (type AlSi5Cu3Mg, proche de AA 319) contenant de 2,6 à 3,6% Cu ou des alliages AlSi8 ou AlSi9 comme :
EN AC 46000 (type AlSi9Cu3), 46200 (typa AlSi8Cu3) ou 46500 (type
AlSi9Cu3FeZn). L'alliage EN AC 46400 présente une teneur en Cu comprise entre
0,8 et 1,3%. D'une manière générale, il est admis qu'il faut des teneurs en Cu supérieures ou égales à 1% pour obtenir un gain de dureté et de limite élastique à température ambiante par rapport aux alliages AlSiMg. Mais, en raison même du durcissement apporté par ces teneurs en Cu, l'allongement devient faible et la résistance à la corrosion médiocre, généralement insuffisante pour les pièces de sécurité automobiles. L'article de F. J. Feikus « Optimization of Al-Si cast alloys for cylinder head applications » AFS Transactions 98-61, pp. 225-231, étudie l'ajout de 0,5% et 1% de cuivre à un alliage AlSi7MgO,3 pour la fabrication de culasses de moteurs à combustion interne. Après un traitement T6 classique comportant une mise en solution de 5 h à 525°C, suivi d'une trempe à l'eau froide et d'un revenu de 4 h à 165°C, il n'observe aucun gain en limite d'élasticité, ni en dureté à température ambiante. Ce n'est qu'à des températures d'utilisation au delà de 150°C que l'ajout de cuivre apporte un gain significatif de limite d'élasticité et de résistance au fluage. L'ancienne norme française NF A57-702 de février 1960 mentionnait l'alliage A- S4G, avec une tolérance très large en fer (< 0,65%), une plage étendue pour la teneur en magnésium (0,40 - 0,95%), et des caractéristiques mécaniques à l'état Y33 peu élevées : Rm > 25 kgf/mm2 (245 MPa) Rp0>2 > 18 kgf/mm2 (176 MPa) A > 1 ,5%. Ces caractéristiques étaient inférieures à celles de l'alliage A-S7G0,6, normalisé dans l'édition de février 1981 de la même norme, qui étaient respectivement : Rm > 290 - 320 MPa Rp0>2 > 210 - 240 MPa A > 4 - 6% Le but de la présente invention est de fournir des pièces de sécurité, pouvant être coulées en utilisant l'ensemble des procédés de moulage, et présentant une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à la corrosion sous contrainte et une bonne ductilité. Objet de l'invention
L'invention a pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) :
Si : 2 - 11 Mg : 0,3 - 0,7 Cu : 0,3 - 0,9 autres éléments < 1 chacun et < 2 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à une dureté de plus de 125 Brinell. De préférence, l'alliage contient de 0,5 à 0,7% Mg et de 0,3 à 0,9% Cu.
Dans le cas où le procédé de moulage peut tolérer des alliages avec une plus grande tendance à la retassure, comme par exemple la coulée sous pression, le « squeeze casting », la coulée suivie d'une compaction isostatique à chaud, le moulage à l'état semi-solide (thixomoulage ou rhéomoulage), le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, et le moulage à modèles évaporatifs perdus (lost foam) sous pression isostatique , la composition de l'alliage comprend de 2 à 7% Si. L'invention a également pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) : Si : 2 - 6 Mg : 0,3 - 0,7 Fe < 0,20 autres éléments < 0,3 chacun et < 1 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à un indice de qualité Q = Rm + 150 log A > 485 MPa.
Description des figures
La figure unique représente, pour des alliages AlSi à 7% de silicium contenant respectivement 0,45%> et 0,9%) de cuivre, la variation de dureté HB en fonction de la durée de revenu en heures, pour 3 températures de revenu : 170°C, 180°C et 190°C.
Description de l'invention L'invention repose sur la constatation qu'une addition de cuivre, à une teneur comprise entre 0,3 et 0,9%, à un alliage AlSiMg , non seulement est acceptable en ce qui concerne la résistance à la corrosion sous contrainte, mais conduit également, dans des conditions particulières de revenu, à une amélioration de la limite d'élasticité et de la résistance à la rupture sans détérioration de l'allongement par rapport à l'alliage de même composition sans cuivre.
Si on compare un alliage classique du type AlSi7MgO,6 au même alliage avec 0,45%> de cuivre, au même état T6 obtenu par un revenu de 6 h à 160°C, on constate, pour l'alliage au cuivre, une absence de variation de la limite d'élasticité, une légère augmentation de l'allongement, une légère diminution de la dureté HB, qui passe de 119 à 114, et surtout une dégradation importante de la résistance à la corrosion sous contrainte, mesurée selon la norme ASTM G49. Par contre, si au lieu du revenu classique de 6 h à 160°C, on effectue par exemple un revenu de 16 h à 170°C, conduisant à une dureté de la pièce traitée de l'ordre de 130 HB, on constate que, pour l'alliage au cuivre, la limite d'élasticité augmente (de 309 à 320 MPa), et, de manière surprenante, sans aucune dégradation de l'allongement, ni surtout de la résistance à la corrosion sous contrainte.
L'invention s'applique à tous les alliages AlSiMgCu contenant (en poids) de 2 à 11% de silicium, de 0,3 à 0,7% de magnésium et de 0,3 à 0,9%) de cuivre, les autres éléments d'addition ou impuretés n'excédant pas 1%> chacun et 2%o au total. De préférence, la teneur en magnésium est comprise entre 0,5 et 0,7%», et celle en cuivre entre 0,3 et 0,6%). L'alliage peut contenir avantageusement de 0,05 à 0,3%> de titane dans un but d'affinage, et un ou plusieurs éléments modificateurs ou affinants de l'eutectique, tels que le sodium (entre 0,001 et 0, 020%), le strontium (entre 0,004 et 0,050%) ou l'antimoine (entre 0,03 et 0,3%).
La teneur en fer est maintenue, de préférence, en dessous de 0,15%, ou, encore mieux, en dessous de 0,12%, de manière à éviter la formation de phases au fer défavorables à l'allongement. Dans le cas où on utilise un procédé de moulage tolérant mieux les alliages ayant une plus grande tendance à la retassure, on peut encore améliorer le compromis entre les propriétés recherchées. Ces procédés de moulage, qui se sont développés récemment, sont notamment le moulage à l'état semi-solide (thixomoulage ou rhéomoulage), le squeeze casting, le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, le moulage à modèles évaporatifs perdus (« lost foam ») sous pression isostatique, la coulée sous pression sous vide, et le moulage suivi d'une compaction isostatique à chaud (HIP).
Dans ces cas, il est possible d'abaisser sensiblement la teneur en silicium en dessous de 7%, sans altérer la santé des pièces produites, ce qui conduit à une amélioration notable de la ductilité. L'abaissement de la teneur en silicium peut aller jusqu'à 2%>, et son ampleur dépend des paramètres de coulée ; il n'est limité que par l'aptitude à la coulée, le comportement à la retassure et la criquabilité.
Lorsqu'on utilise des alliages selon l'invention avec une teneur en silicium comprise entre 7 et 11%, et le revenu selon l'invention, par exemple pour la fabrication de pièces minces nécessitant une bonne coulabilité, on peut éviter la perte de ductilité induite par la teneur élevée en silicium en utilisant un procédé de moulage avec une vitesse de solidification élevée, conduisant à un espacement de bras de dendrites inférieur à 20 μm, comme le squeeze casting, la coulée sous pression sous vide, le thixomoulage ou le rhéomoulage.
Le degré de durcissement structural conduisant à une dureté HB de plus de 125 est obtenu par un revenu dans le domaine de température 170 - 190°C, d'une durée comprise entre 4 h et 20 h, la durée décroissant lorsque la température croît, comme le montre la figure où sont représentées, en fonction du temps, les duretés obtenues à des températures respectives de 170, 180 et 190°C, pour un alliage à 7% de silicium contenant 0,45 ou 0,9%» de cuivre.
L'invention concerne également l'utilisation, pour le même type de pièces de sécurité, d'un alliage à basse teneur en silicium, comprise entre 2 et 6%, contenant de 0,3 à 0,7%) de magnésium et moins de 0,20%> de fer, les autres éléments d'addition et impuretés n'excédant pas 0,3 % chacun et 1% au total. La teneur en magnésium est, de préférence, comprise entre 0,45 et 0,65%>. La teneur en fer est maintenue de préférence en dessous de 0,15%, et encore mieux en dessous de 0,12%». L'alliage peut contenir de 0,05 à 0,30%o de titane dans un but d'affinage, ainsi qu'un ou plusieurs éléments modificateurs ou affinants de l'eutectique, tels que le sodium à une teneur comprise entre 0,01 et 0,20%, le strontium entre 0,004 et 0,050%> ou l'antimoine entre 0,03 et 0,3%. Les pièces moulées en un tel alliage présentent, lorsqu'elles sont traitées à l'état T6, une résistance à la rupture au moins égale à celle de l'alliage équivalent à 7% de silicium, et un allongement supérieur, ce qui leur confère un indice de qualité Q nettement supérieur, de l'ordre de 515 MPa, au lieu de 480 à 485 MPa. Cet indice de qualité Q = Rm + 150 log A a été défini dans l'article de M. Drouzy, S. Jacob et M. Richard du Centre Technique des Industries de la Fonderie « Le diagramme charge de rupture allongement des alliages d'aluminium. L'indice de qualité. Application aux A-S7G. », Fonderie, n° 355, avril 1976, pp. 139-147. Cet indice est un bon indicateur de la performance mécanique globale de ce type d'alliages.
Exemples
Exemple 1
On a coulé sous forme d'éprouvettes coquille de diamètre 18 mm selon la norme NF A 57-702 les 3 alliages A, B et C de composition (en %> en poids) indiquée au tableau 1, qui ne diffèrent, pour l'essentiel, que par leur teneur en cuivre.
Tableau 1
Figure imgf000008_0001
Après coulée, les éprouvettes sont soumises à une compaction isostatique à chaud destinée à éliminer toute microporosité, cette compaction étant représentative des divers procédés de moulage comportant une phase de compaction sous haute pression pendant la solidification, comme la coulée sous pression, le squeeze casting, le thixomoulage, le rhéomoulage ou le moulage à modèles perdus évaporatifs sous pression isostatique, ou après la solidification, comme le moulage-matriçage. Les éprouvettes ont été ensuite mises en solution avec des paliers préliminaires destinés à remettre en solution les eutectiques contenant du cuivre, et un palier principal d'homogénéisation et de globulisation du silicium eutectique de 16 h à 530°C. Elles sont ensuite trempées à l'eau et soumises aux traitements de revenu indiqués au tableau 2. Le revenu de 6 h à 160°C est conforme à l'art antérieur, les revenus de lO h et lό h à 170°C sont conformes à l'invention.
Le tableau 2 indique les caractéristiques mécaniques statiques des éprouvettes traitées :
- résistance à la rupture Rm (en MPa) limite d'élasticité conventionnelle à 0,2%> d'allongement Rp0j2 (en MPa)
- allongement à la rupture A (en %)
- dureté Brinell (HB)
On indique également l'indice de qualité Q = Rm + 150 log A.
Tableau 2
Figure imgf000009_0001
On constate que, pour les alliages au cuivre B et C, la résistance à la rupture Rm et la limite élastique Rpo,2 augmentent par rapport à l'alliage A avec le revenu selon l'invention, alors que Rpo,2 est pratiquement inchangée avec le revenu de l'art antérieur. Avec le revenu selon l'invention, l'allongement, contrairement à ce qu'on aurait pu attendre, ne diminue pas, et augmente même légèrement avec la teneur en cuivre, ce qui, compte tenu de l'augmentation de Rm améliore substantiellement l'indice de qualité Q. A partir des mêmes éprouvettes d'alliage B et C, on a usiné des éprouvettes plates d'épaisseur 2 mm qu'on a soumises à l'essai de corrosion sous contrainte par immersion-émersion dans l'eau de mer artificielle suivant la norme ASTM G49, avec des contraintes égales à 75%o de la limite d'élasticité mentionnée au tableau 2. Les résultats sont repris au tableau 3 :
Tableau 3
Figure imgf000010_0001
On constate que le revenu selon l'invention améliore très nettement la résistance à la corrosion sous contrainte par rapport au revenu T6.
Exemple 2
On a préparé, dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, des éprouvettes en 3 alliages D, E et F à 4% de silicium, dont la composition (% en poids) est indiquée au tableau 4 :
Tableau 4
Figure imgf000010_0002
On a mesuré, après différents revenus, les mêmes paramètres que dans l'exemple 1, qui sont indiqués au tableau 5 :
Tableau 5
Figure imgf000011_0001
On constate tout d'abord que l'alliage D sans cuivre à 4%> de silicium présente, par rapport à l'alliage A de l'exemple 1 à 7% de silicium, et quel que soit le revenu pratiqué, une résistance mécanique et un allongement supérieurs, et donc un indice de qualité substantiellement amélioré.
On constate ensuite qu'avec les alliages au cuivre et le revenu selon l'invention, on améliore à la fois, par rapport à l'alliage sans cuivre, la résistance à la rupture, la limite élastique et l'indice de qualité, du fait que l'allongement, contrairement à ce qu'on aurait pu attendre, ne diminue pas, et même augmente légèrement.
Exemple 3
On a remplacé les alliages E et F de l'exemple 2 par des alliages E' et F', de même composition à l'exception du fer, leur teneur en fer étant portée respectivement à 0,18 et 0,16%. Avec le même traitement thermique comportant un revenu de 16 h à 170°C, on obtient des allongements A respectifs de 7,5%> et 6,8%>, soit une baisse respective de 35% et 27%.

Claims

Revendications
1. Pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) :
Si : 2 - 11 Mg : 0,3 - 0,7 Cu : 0,3 - 0,9 autres éléments < 1 chacun et < 2 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à une dureté de plus de 125 Brinell.
2. Pièce de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en Mg est comprise entre 0,5 et 0,7%.
3. Pièce de sécurité selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en Cu est comprise entre 0,3 et 0,6%.
4. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle contient de 0,05 à 0,3% Ti.
5. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle contient moins de 0,15%), et de préférence moins de 0,12%, de fer.
6. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle contient au moins un élément modificateur ou affinant de l'eutectique, tel que le sodium (entre 0,001 et 0,020%), le strontium (entre 0,004 et 0,050%) et l'antimoine (entre 0,03 et 0,30%).
7. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la teneur en Si est comprise entre 2 et 7%.
8. Pièce de sécurité selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle est moulée à l'aide d'un procédé de moulage appartenant au groupe : le moulage à l'état semi- solide (thixomoulage), le squeeze casting, le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, le moulage à modèles évaporatifs perdus sous pression isostatique, la coulée sous pression sous vide, et le moulage suivi d'une compaction isostatique à chaud (HIP).
9. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la teneur en Si est comprise entre 7 et 11%>.
10. Pièce de sécurité selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est moulée à l'aide d'un procédé de moulage avec une vitesse de solidification élevée, conduisant à un espacement de bras de dendrites inférieur à 20 μm.
11. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le revenu est effectué à une température comprise entre 170 et 190°C pendant une durée de 4 à 20 h.
12. Pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) :
Si : 2 - 6 Mg : 0,3 - 0,7 Fe < 0,20 autres éléments < 0,3 chacun et < 1 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à un indice de qualité Q = Rm + 150 log A > 485 MPa.
13. Pièce de sécurité selon la revendication 12, caractérisée en ce que la teneur en Mg est comprise entre 0,45 et 0,65%.
14. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce qu'elle contient de 0,05 à 0,3% Ti.
15. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce qu'elle contient moins de 0,15%, et de préférence moins de 0,12%, de fer.
6. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce qu'elle contient au moins un élément modificateur ou affinant de l'eutectique, tel que le sodium (entre 0,001 et 0,020%), le strontium (entre 0,004 et 0,050%) et l'antimoine (entre 0,03 et 0,30%).
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