Brevet FR2482982A1 — publié le 19811127

La présente invention est relative à un procédé de fabrication de pièces d'assemblage en alliage d'aluminium. Il est connu de fabriquer des pièces d'assemblage, telles que vis, boulons, écrous, rivets, en alliages légers à base d'aluminium avec, principalement, des additions de-cuivre, de magnésium, de fer et surtout de zinc. L'un de ces alliages à hautes performances mécaniques est connu sous le nom de 7075 et comporte, selon la norme AFNOR NFA 50-451 : silicium 0,40%; fer 0,50 %; cuivre de 1,2 à 2%, manganèse 0, 3 %; magnésium de 2, 1 à 2, 9 %; chrome de 0, 18 à 0,35 %; zinc de 5,1 à 6,1 %; titane 0, 2 %, le reste étant de l'aluminium Pour fabriquer des pièces d'assemblage à partir de cet alliage, par matriçage à froid ou à chaud, par roulage ou décolletage des filets, on l'utilise en son état non trempé et légèrement écroui, car, dans cet état, il est beaucoup plus malléable et se travaille plus facilement. Mais pour obtenir ses caractéristiques mécaniques optimales, il est nécessaire que la pièce terminée, ou à une certaine phase de ssn exécution, subisse un traitement thermique, suivi d'un revenu, + soit, par exemple, 30 minutes de mise en solution à 465 - 5 0C suivi d'une trempe à l'eau froide et d'un revenu de 8 heures à 135 t 5 C. On obtient ainsi de bonnes caractéristiques mécaniques, notam ment R = 56 hectobars; Le = (R 0, 2) 49 hectobars et Al (%) = 13. Malheureusement, l'expérience de l'utilisation de ces pièces d'assemblage montées sur leur support, a fait apparaftre des ris ques dè corrosion sous tension mécanique, ce qui produit, dans certains cas, la rupture de ces pièces. On a supposé que ce phénomène se produisait à la suite d'une conjonction de différents facteurs ou même d'un seul de ceux-ci 1) discontinuitê de la couche anodique bichromatée qui protège obligatoirement les alliages de ce type; 2) criques ou fissures non détectées au contrôle; 3) trempe où la vitesse de refroidissement n'a pas été respectée. I1 a été envisagé, pour pallier ce risque, d'introduire dans la composition de l'alliage une modification qui consiste en ce que le pourcentage de magnésium soit toujours inférieur, ou au plus égal, à la moitié du pourcentage de zinc. Bien que cette modification ait apporté une nette amélioration, on observe encore des ruptures pour lesquelles on suppose les mêmes origines que ci-dessus. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus et de fournir des pièces ayant une très grande fiabilité, notamment vis-à-vis de la corrosion sous tension mécanique. Elle a pour objet un procédé de fabrication de pièces d'assemblage en alliage d'aluminium résistant à la corrosion sous tension mécanique par un traitement de mise en solution, trempe et revenu, caractérisé en ce qu'on fabrique les pièces à partir d'un alliage d'aluminium contenant essentiellement en poids, de 1, 2 à 1, 8 de cuivre, de 2 à 2, 8% de magnésium et de 5 à 6 % de zinc comme constituants d'alliage, la teneur en magnésium étant au plus égale à la moitié de la teneur en zinc, on soumet les pièces à un traitement thermique de mise en solution à une température de 455 à 475C pendant 35 à 60 minutes environ au bain de sel ou pendant 50 à 90 minutes environ à l'air, on trempe ensuite les pièces dans l'eau froide jusqu'à une température de 225 à 2750C avec une vitesse de refroidissement de 1200 à 1600C par seconde, on laisse ensuite refroidir les pièces jusqu'à la température de l'eau de trempe, puis après repos ou soumet d'abord les pièces à un premier revenu perdant 5 à 7 heures à une température de 100 à llO"C puis à un second revenu pendant 7 à 10 heures à une-température de 170 à 185"C. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai tront à la lecture de la description qui va suivre. Pour fabriquer les pièces d'assemblage suivant le procédé de l'invention, on part d'un alliage d'aluminium contenant essentiellement en poids de 1, 2 à 1, 8 de cuivre, de 2 à 2, 8 o de magnésium et de ss à: 6% de zinc avec quelques autres impuretés métalliques, la teneur en magnésium devant être au plus égale à la moitie de la teneur en zinc. Un alliage préféré contient de 5 à 6 % de zinc, de 2 à 2, 8 % de magnésiurn, de 1,2 à 1, 8 % de cuivre, 0, 5 % au plus de fer, 0,4% au plus de silicium, 0, 2 % au plus de manganèse, de 0, 1 à 0, 35 % de chrome et au plus 0, 2 % de titane, le reste étant constitué par de l'aluminium. Dans cet alliage le ma gnésium ne doit pas représenter plus de la moitié de la teneur en zinc. Suivant le procédé de l'invention, on soumet d'abord les pièces à un traitement thermique de mise en solution à une température de 455 à 47 5"C pendant un temps variant de 35 à 90 mn environ suivant le diamètre des pièces et le milieu utilisé pour la mise en solution. On peut par exemple travailler dans les conditions ci-dessous. Pièces de diamètre 3mm à 6 mm mise en solution au bain de sel : 35 minutes ou mise en solution à l'air : 50 minutes Pièces de diamètre 6 mm à 13 mm mise en solution au bain de sel : 45 minutes ou mise en solution à l'air : 60 minutes Pièces de diamètre 13 mm à 30 mm mise en solution au bain de sel : 60 minutes ou mise en solution à l'air : 90 minutes. Dans le cas d'une mise en solution au bain de sel, le temps de traitement est compris entre 35 et 60 mn et si la mise en solution est faite à l'air, le traitement dure de 50 à 90 mn. Après ce traitement de mise en solution, les pièces sont soumises à une trempe dans l'eau froide (température de 20 à 40 C) jusqu'à une température de 225 à 275 C, de préférence de 250 C, avec une vitesse de refroidissement comprise entre 120 et 1600 C par seconde, puis à un refroidissement jusqu'à la température de liteau de trempe. Après la trempe, on laisse reposer les pièces pendant avanta geusement de un à sept jours, puis on les soumet à un premier revenu pendant cinq à sept heures à une température de 100 à 1100C. On les soumet ensuite à un second revenu pendant sept à dix heures environ à une température de 170 à 185 C. I1 peut etre avantageux de laisser refroidir les pièces après le premier revenu avant de les soumettre au second revenu. Par ce procédé, on obtient des pièces résistant parfaitement à la corrosion sous tension mécanique avec une fiabilité de prati quement 100 %. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'il lustration de l'invention. EXEMPLE 1 On fabrique des pièces d'assemblage ou de boulonnerie d'un diamètre de 12 mm avec un métal ayant la composition suivante Zn Mg Cu Fe Si Mn Cr Ti A1 le Pourcenta- 5 2 1,2 - - - 0,1 - reste ge minimal Pourcenta- 6 2,8 1,8 0,5 0,4 0,2 0,35 0,2 reste gemaximal i i i avec Zn # 2 Mg Le fil tréfilé utilisé est à l'état recuit, écroui à 50 %. Après matriçage des pièces et roulage des filets, on leur fait subir le traitement thermique suivant On porte la température des pièces, dans un bain de sel, à + 465" C - 5 C et on la maintient pendant 45 mn, ce qui constitue un traitement de mise en solution. On jette ensuite les pièces au plus tard 10 secondes après la fin du traitement de mise en solution dans de l'eau froide à 30 C environ, le passage de la température de 4650C t 5 C à une température de 250 C ne durant pas plus d'une seconde et demie puis on les refroidit jusqu'à la température de l'eau de trempe. On laisse les pièces au repos pendant une nuit et le lendemain on les met dans une étuve ventilée de manière à atteindre la température de 105 C - 5 C et on les maintient à cette température pendant six heures. On porte alors l'étuve à 175 C - 5t C et on maintient cette température pendant huit heures. On obtient ainsi des pièces ayant une résistance remarquable à la corrosion sous tension mécanique. EXEMPLE 2 On fabrique des pièces d'un diamètre de 14 mm avec le même alliage que celui utilisé à l'exemple 1. La mise en solution est effectuée à l'air à une température de + 465 C - 5 C que l'on maintient pendant 90 mn. Le premier revenu s'effectue à 1100 C 50 C pendant sept heures et, après avoir laissé refroidir les pièces, on les soumet à un second revenu à 1700 C t 5 C pendant neuf heures. On obtient ainsi des pièces présentant les mêmes propriétés que celles de l'exemple 1. RETTENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de pièces d'assemblage en alliage d'aluminium résistant à la corrosion sous tension mécanique par un traitement de mise en solution, trempe et revenu , caractérisé en ce qu'on fabrique les pièces à partir d'un alliage d'aluminium contenant essentiellement en poids de 1,2 à 1,8 % de cuivre, de 2 à 2, 8 % de magnésium et de 5 à 6 % de zinc comme constituants d'alliage, la teneur en magnésium étant au plus égale à la moitié de la teneur en zinc, on soumet les pièces à un traitement thermique de mise en solution à une température de 455 à 475"C pendant 35 à 60 minutes environ au bain de sel ou pendant 50 à 90 minutes environ à l'air, on trempe ensuite les pièces dans l'fieau froide jusqu'à une température de 225 à 275 C avec une vitesse de refroidissement de 1200 à 1600C par seconde, on laisse ensuite refroidir les pièces jusqu'à la température de l'eau de trempe, puis après repos on soumet d'abord les pièces à un premier revenu pendant 5 à 7 heures à une température de 100 à 110 C puis à un second revenu pendant 7 à 10 heures à une température de 170 à 185 C. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le repos après trempe et avant revenu dure de 1 à 7 jours. 3 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, après le premier revenu, on refroidit les pièces avant de les soumettre au second revenu.