Brevet FR2314262A1 — publié le 19770107

L'invention se rapporte à l'application d'alliages de magnésium et d'aluminium coulés sous pression à la réalisation de pièces exposées au risque de formation de criques à chaud. Les alliages de magnésium et d'aluminium coulés sous pression se composent en général d'environ 3 à 10% d'aluminium, jusqu'à environ 4% de zinc et très généralement d'encore jusqu'à 0,5% des éléments suivants : manganese, cuivre, silicium, le reste étant du magnésium. On sait que ces alliages ont plusieurs bonnes qualités parmi lesquelles une bonne plas licité, l'aptitude à être coulés sous pression et une résistance mécanique satisfaisante. Toutefois 7 la tendance de ces alliages à se criquer à chaud soulève des problèmes. Ceux-ci sont relatés en particulier par E.Mann dans le revue "Giesserei" (fondrie), 44ème année, (1957) n 1I, page 301. On entend par criques à chaud dans le sens particulier la formation de criques dans une piece métallique coulée qui entre dans la plage à deux phases liquide-solide pendant le refroidissement. Ce type d'alliage pour pièces de fonte mentionné en préambule a un relativement grand intervalle de solidification, de sorte que, pendant cette dernière, des tensions peuvent facilement apparaitre dans la piece. Elles peuvent être provoquees par le fait pue la pièce est empêchée de se contracter dans le moule ou dan le coeur, s aussi par un retrait partiel de la piece coulée elle-même.Les tensions qui peuvent en conséquence se produire pendant la solidification risquent de provoquer des criques à chaud. Cette tendance est amplifiée lorsque les ditférentes parties de la pièce de fonte ne se refroidissent pas uniformément, ce qui est pratlquement inévitable aux tranìtions prononces entre des parties épaisses et m-inces Ces problèmes ont déjà été évoqués dans la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne (DT-AS) mise à l'Inspection Publique sous le n 1 934 617.Il y est mentionne que différents procédés et moyens sont connus pour restreindre la tendance à la formation de criques à chaud des alliages mentionnes pour pièces coulées ou alliages de fusion. I1 est mentionné en particulier qu'une variation de la teneur en aluminium et en zinc des alliages du type mentionne en préambule à base de magnésium et d'aluminium a une influence sur la tendance à la formation de criques à chaud. Il est donc suggeré dans cette demande de brevet d'abaisser cette tendance de cet alliage par addition de 0,1 à 0,4% de bismuth ou d'étain. Ces alliages n'ont toutefois pas donné les resul- tats escomptés en pratique. Ils ont en effet d'une part une forte tendance à coller et ils sont d'autre part toujours sujets au risque de formation de criques à chaud. L'invention a donc pour objet un alliage du type mentionné à base de magnésium et d'aluminium et destiné à être moulé sous pression, mais dont la tendance à la formation de criques à chaud est réduite. L'application de l'alliage du type mentionne se caractérise conformément à l'invention par une teneur en calcium et/ou en sodium comprise entre environ 0,005 et 0,5%. Une teneur en calcium et/ou en sodium qui a donné des résul- tats particulierement bons est comprise entre 0,01 et 0,2%. Le sodium et/ou le calcium peut être par exemple sous forme métallique ou aussi sous forme d'alliages ou de sels contenant du calcium et/ou du sodium. Lorsqu'il s'agit de sels, il faut cependant que le magnésium en fusion puisse les réduire afin que le calcium et/ou le sodium soient présents sous forme métallique à l'état final. Un exemple concret va permettre de montrer dans quelle mesure la tendance à la formation de criques à chaud peut être réduite par une teneur en calcium et/ou en sodium comprise dans les limites entrant dans le cadre de l'invention. La tendance à la formation de ces criques à chaud a été mesuree sur un alliage à base de magnésium, d'aluminium et de zinc ayant la composition suivante : 0,07% Si; 0,005% Cu; 0,008% Fe; 0,05% Ni; 0,2% Mn; 0,75 Zn; 10,2% Al, le reste etant du Mg. La mesure a eté effectuée à l'aide d'une coquille de contrôle telle q u e décrite dans ce but par E. Mann dans la revue "Giesserei"(fonderie), 45ème année (1958), nO 26, page 161. La température à laquelle les criques à chaud sont apparues était d'environ 3000C. L'alliage mentionné ci-dessus et sur lequel des essais ont porte a éte additionné une fois de 0,2% de calcium pur et une autre fois de 0,2% de sodium pur. Dans les deux cas, même à des températures de coquille qui n'étaient que de 500C, aucune crique à chaud n'est apparue, la même methode de mesure mentionnée plus haut selon E. Mann ayant été utilisée. Une étude métallographique de la piece -de fonte en alliage contenant du calcium ou du sodium a permis d'observer une structure bien dense dans le domaine expose au risque de formation de criques. Aucune variation n'a pu être observée dans la structure. Les mêmes résultats ont été obtenus par des traitements au sel dont la teneur stoechiométrique de sodium ou de calcium par rapport à la quantité du bain traité etait de 0,2%. Les sels de traitement utilises -ont-été des fluorures de calcium et/ou de sodium mélangés avec des chlorures correspondants pour abaisser le point de fusion. Le dessin annexé est un graphique indiquant l'effet qualitatif de quelques fractions conformes à l'invention de calcium ou de sodium sur la tendance à la formation de criques à chaud de l'alliage specifie plus haut, portant la référence A dans le cas particulier et ayant la composition suivante : 0,07% Si; 0,005% Cu; 0,008% Fe; 0,05% Ni; 0,2% Mn; 0,75% Zn; 10,2% AI, le reste étant du Mg. Le calcium et le sodium ont été ajoutés certaines fois sous forme purement métallique et certaines fois sous forme de mélange de sels. L'addition a été effectuée de la manière suivante dans les différents alliages portant les références B à G Alliage B : addition de 0,01% de calcium sous forme métallique, Alliage C : addition de 1% d'un mélange de sels se composant de 25% de NaCl,25% de KC7, 40% de CCl6, 10% de NaF, Alliage D : addition de 0,2% de calcium sous forme métallique, Alliage E : addition de 0,02% de sodium sous forme métallique, Alliage F : addition de 1% d'un mélange de sels se composant de 50% de NaCl et de 50% de NaF, Alliage G : addition de 1% d'un mélange de sels se composant de 30% de NaCl, 35% de KC1, 5% de CaF2 et 30% de NaF. Les quantités indiquées de sels sont adoptées de manière que l-es bains disposent dans chaque cas d'environ 0,2% de calcium et/ou de sodium réactif. La température de transition en degrés centigrades, qui est une mesure de la tendance a la formation de criques a chaud,est indiquee en abcisses sur le diagramme. I7 ressort clairement de ce dernier que la tendance de la formation de criques à chaud des alliages conformes à l'invention est très inférieure à celle de l'alliage comparatif A ayant l'une des compositions classiques de l'art antérieur. Des etudes effectuées sur des pièces de fonte en alliage ayant des teneurs en calcium et/ou en sodium supérieures a 0,4% ont montré clairement une augmentation de la tendance à la formation de criques à chaud avec l'augmentation des teneurs en calcium et en sodium. Les alliages à base de magnésium et d'aluminium et contenant du calcium sont certes connus dans la technique anterieure, par exemple d'après le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n" I 184 508. Le but recherché dans ce cas est toutefois toujours différent. Ce brevet décrit par exemple l'addition de calcium en vue de l'élévation de la résistance au fluage. Au reste, les teneurs en calcium indiquées dans ce brevet et devant être efficaces sont superieures à 0,5, c'est-à-dire sont comprises dans une plage qui precicement,selon les découvertes de l'invention donnent des mauvais résultats pour combattre la tendance à la formation de criques à chaud.D'après ce brevet (colonne 5, premier paragraphe, dernière phrase), les teneurs en calcium de la majeure partie de la plage entrant dans le cadre de l'invention devraient même amplifier le risque d'ap parition de criques. Cette observation est totalement contraire à celles faites dans le cadre de l'invention, de sorte que ce brevet detourne pratiquement en réalité le spécialiste de la bonne voie. Le spécialiste peut uniquement découvrir dans le brevet allemand mentionné ci-dessus que les alliages à base de magnésium et d'aluminium et ayant des teneurs en calcium supérieures à 0,5X voient 7eur résistance mécanique et en particulier leur résistance au fluage augmenter et que les teneurs en calcium inférieures à 0,5X sont moins judicieuses et peuvent être même être dans certains cas nuisibles. Il va de soi que l'application décrite et représentée peut subir diverses modifications sans sortie du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Application d'alliages de coulée sous pression à base de magnésium et d'aluminium et se composant essentiellement de 3 à 10% d'aluminium, jusqu'a 4% de zinc, jusqu'à 0,5% des éléments suivants : manganèse, cuivre et silicium, de 0,005 à 0,4% de calcium et, le cas échéant ou en variante, de sodium, le reste entant du magnésium, à la production de pièces moulées sous pression et exposees au risque de formation de criques à chaud selon le moule et le procédé de fabrication. 2. Application selon la revendication 1 d'un alliage de coulée sous pression a base de magnésium et d'aluminium et se composant essentiellement de 3 a 10% d'aluminiun, jusqu'à 4% de zinc, jusqu'à 0,5% des élément suivants : manganese, cuivre, silicium, de 0,01 a 0,2% de calcium et, le cas échéant ou en variante, de sodium, le reste etant du magnesium.