Brevet FR2446865A1 — publié le 19800814

Cette invention se rapporte à une amélioration des caractéristiques de résistance et de ductilité des alliages à base d'Al de type A-GS utilisés pour l'obtention de produits filés. Ces alliages correspondent, de façon classique, selon la désignation de l'A.A., aux alliages 6063 ou 6060 qui en dérive, et dont les compositions (t en poids) sont reportées au tableau I. En fait, en pratique, à l'intérieur de cette famille, il existe plusieurs nuances d'alliages qui se distinguent par leurs niveaux de dureté. Ainsi, les nuances les moins chargées (Mg = 0,35 - 0,55 %, Si = 0,20 - 0,50) présentent à l'état T5, connu de l'homme de l'art, une résistance au choc et une aptitude au pliage satisfaisantes, mais des caractéristiques de traction faibles (charge de rupture Rai # 230 MPa). Par contre, les nuances les plus chargées telles que l'A-GS/65 par exemple (avec Mg = 0,55 - 0,75 et Si = 0,40 - 0,60 t) ont des caractéristiques de traction élevées mais une résistance au choc et une aptitude au pliage médiocres. Certes, on sait que certains alliages de la famille des A-SG avec additions de chrome et/ou de manganèse, tel que le 6005 A par exemple, possèdent une meilIeure ténacité, mais ils présentent par contre des inconvénients bien connus tels que de plus grandes difficultés de filage et une moins bonne aptitude à la trempe sur presse. Le but de la présente invention est d'obtenir des alliages de type A-GS possédant une bonne filå7ilité et une bonne aptitude à la trempe sur presse et possédant à la fois des caractéristiques mécaniques élevées et de bonnes caractéristiques de ductilité (résilience, pliage) ; une combinaison surprenante de ces dernières propriétés contradictoires est obtenue par un choix de compositions particulières dans le domaine de composition générale de cette famille. De manière plus précise, les alliages selon l'invention possèdent à l'état T5 les valeurs caractéristiques mécaniques moyennes suivantes Ro,2 : 240 MPa Rm : 260 MPa A % (5 d) : 15 % avec une aptitude au pliage et une résistance au choc (résilience) pratiquement égale à celle des A-GS "doux" et presque égale au double de celles deys A-GS "durs". Ces dernières caractéristiques ne sont cependant atteintes que si l'on prend un certain nombre de précautions connues telles que, en particulier : - Après coulée, l'alliage est homogénéisé pendant 4 à 16 heures, à une tenéra- ture comprise entre 450 C et 5900C. - La terpérature de sortie de la filière devra dépasser 450 C et, de préférence, 500 C pour que tout le magnésium et le silicium soit effectivement en solu tion lors du filage. - Il est important de refroidir la matière jusqu'à une température inféricure à 250 C avec une vitesse de refroidissement supérieure à 60 C par minute. - Les produits filés pourront être facultativement déformés à froid, par exem ple par laminage, étirage ... et ils devront ensuite subir un traitement de revenu à une température comprise entre 140 C et 1900C pendant un temps de 5 à 20 heures. La composition des alliages suivant l'invention est la suivante (% en poids) Si : de 0,30 à 0,6 Fe : Cu : Mn : : Cr : Mg : de 0,40 à 0,75 Zr : Ti : Ils contiennent cependant, de préférence, entre 0,05 et 0,25 de cuivre, entre 0,08 et 0,20 de manganèse et moins de 0,05 de chrome. Les exemples suivants illustrent les caractéristiques des alliages suivant l'invention. EXEMPLE I : On a coulé en semi contenu les alliages repérés 1A, 1B, 2, 3, 4, 5 dont les compositions sont reportées au tableau I, sous forme de billettes 97 mm. Les alliages 1A et 1B sont des A-GS classiques "doux", l'alliage 2 un A-GS classique "dur" et les alliages 3, 4, 5, des A-GS suivant l'invention. Après homogénéisation à 5850 pendant 8 heures, ils ont été filés à la presse sous forme de méplats 20 mm x 10 mm dans les mêmes conditions. Les caractéristiques de traction : charge de rupture (Rai), limite élastique à 0,2 % (Ro,2), allongement % (A), la résilience Charpy V (K) et la valeur du rayon de pliage (r) à 1800 rapporté à l'épaisseur (e) sans apparition de fis sures (toutes les éprouvette. étant prélevées dans le sens long), sont données dans le tableau II. XEMPLE II Les alliages 2, 3, 4 de l'exemple I ont été trempés, soit à l'air soufflé, soit à l'eau, en sortie de presse, puis ont subi un revenu à 1750C pendant 8 heures. Les résultats d'essais de résilience Charpy V et de pliage effectués dans les mêmes conditions que ci-dessus, soSt reportés au tableau III. Les caractéristiques des alliages suivant l'invention restent lar gement supérieures à celles des A-GS classiques. Ces alliages peuvent être utilisés pour la réalisation de profilés pour échelles, ridelles, garde-fous, mâts de bateau, valises etc... et, plus généralement, dans tous les domaines où le 6060 T5 traité au niveau maximum présente une ténacité ou une ductilité insuffisantes. TABLEAU I ALLIAGE TYPE %Fe % Si % Mg % Cu % Mn % Cr % Ti Repère 6060 A-GS 0,10-0,30 0,30-0,60 0,35-0,60 0,10 0,10 0,05 0,10 6063 A-GS 0,35 0,20-0,60 0,45-0,90 0,10 0,10 0,10 0,10 6005A A-GS 0,35 0,50-0,90 0.40-0,70 0,30 0,50* 0,30* 0,10 1 A A-GS 0,19 0,33 0,46 0,009 1 B doux 0,19 0,40 0,52 0,009 2 A-GS 0,19 0,50 0,67 0,009 dur 3 A-GS 0,19 0,45 0,51 0,11 0,11 0,012 4 sui- 0,19 0,44 0,53 0,11 0,06 0,012 vant l'in 5 ven- 0,19 0,47 0,54 0,11 0,12 0,06 0,012 tion avec Mn + Cr 0,12-0,50 TABLEAU II ALLIAGE CARACTERISTIQUES MECANIQUES RESILIENCE PLIAGE A 180 Repère Ro,2 Rm A5 K (J/cm2) r/e (MPa) (MPa) % 1 A 154 195 18 37 0,9 1 B 195 225 17 28 1,25 2 237 270 15,5 17 2 236 262 16,6 30 1,25 4 233 262 16,7 31 1 5 1 245 273 15 33 1,25 TABLEAU III ALLIAGE REFROIDISSEMENT SORTIE DE PRESSE Repère AIR SOUFFLE EAU K r/e K r/e (J/cm2) (J/cm2) 2 17 2 21 1 3 30 1,25 36 0,6 4 31 1 31 0,6 REVENDICATIONS 10/ - Alliage de type A-GS caractérisé en ce que sa composition est la suivante (en poids %) de 0,3 à 0,6 de Si moins de 0,35 de Fe moins de 0,30 de Cu moins de 0,30 de Ma moins de 0,20 de Cr avec 0,08 de 0,40 à 0,75 de Mg moins de 0,10 de Ti moins de 0,10 de Zr Autres éléments inférieurs à 0,10 chacun et 0,15 au total Reste : Aluminium et qui, traité à l'état T5 pour une charge de rupture (Rai) voisine de 260 MPa, est caractérisé en ce que la résilience Charpy V (K) est supérieure ou égale à 1,5 fois celle des A-GS classiques présentant la même charge de rupture. 20/ - Alliage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en cuivre est comprise entre 0,05 et 0,25, la teneur en manganèse entre 0,08 et 0,20 et la teneur en chrome inférieure à 0,05 (en poids %). 3 / - Alliage de type A-GS de composftion identique à celle de la revendication 1 ou 2 et qui, traité pour Rai : 260 MPa, est caractérisé en ce que le rapport de son rayon de pliage à 1800 sans déchirure à l'épaisseur (r/e) est inférieur ou égal à 0,65 fois le même rapport relatif aux A-GS classiques présentant la même charge de rupture. 40/ - Alliage suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que R # 240 MPa K (Charpy V) > 25 J/cm2 5 / - Alliage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que Rai > 240 MPa r/e 4 1,3 60/ - Alliage suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que Rm > 240 tSa K (Charpy V) # 25 J!2 r/e # 1,3