Brevet FR2695942A1 — publié le 19940325

ALLIAGE D'ALUMINIUM POUR CORPS CREUX SOUS PRESSION L'invention concerne un alliage d'Al utilisable pour la fabrication de corps creux sous pression, et en particulier, de bouteilles métalliques pour gaz comprimés. Dans sa demande EP-A-0257167, la demanderesse a revendiqué un alliage type 7000 particulièrement adapté à l'emploi considéré ci-dessus. Cependant, celle-ci s'est aperçue que dans certains cas, la modification de la composition chimique d'une part et du traitement thermique final d'autre part permettent d'améliorer les caractéristiques d'éclatement (faciès cde la déchirure) en conservant le niveau de caractéristiques mécaniques et de résistance à la corrosion sous contrainte requises. Les alliages selon l'invention possèdent donc la composition pondérale suivante (en %): 6,25 1 Zn i 8,0 1,2 1 Mg 5 2,2 1,7 1 Cu S 2,8 0,10 S Zr 5 0,25 Cr S 0,05 Fe I 0,20 Fe+Si S 0,40 Mn I 0,20 Ti I 0,05 Autre chacun S 0,05 total I 0,15 Reste: Al La teneur en Mg est tenue de préférence en dessous de 2 %, et même 1,95 %, et la teneur en Zr est de préférence comprise entre 0,10 et 0,18 %, les teneurs en Fe+Si étant S 0,25 % avec Fe S 0,12 %, une teneur en Mn S 0, 10 % et/ou la teneur en Zn t 6,75. Si la teneur en Zr est supérieure à 0,25 %, on constate la présence de gros précipités qui induisent de graves difficultés lors de la coulée et la structure est non recristallisée Pour les teneurs en Zr S 0,10 %, la structure est recristallisée, mais à gros grains. Le procédé de fabrication et de contrôle sont semblables à ceux décrits dans EP-A-0257167, mais, de préférence, le traitement de revenu final type T 73 est remplacé par un revenu en 3 étapes, la lère étape étant effectuée entre 105 et 1200 C pendant 6 à 12 h, la 2 ème étape étant effectuée entre 170 et 1900 C pendant 0,5 à 20 h et la 3 ème étape étant effectuée entre 105 et 120 'C, pendant 12 à 36 h. Ces étapes peuvent être effectuées de manière continue ou discontinue (retourà la température ambiante entre chacune d'elles ou certaines d'entre elles). Les durées et températures effectivement utilisées sont choisies par l'homme de métier de manière à obtenir à la fois une conductibilité électrique élevée (correspondant à une bonne résistance à la corrosion sous tension) et une limite élastique élevée. L'amélioration des caractéristiques de fissuration est probablement due, mais c'est là une hypothèse, au fait que la structure est mieux recristallisée (le Zr étant un élément anti-recristallisant moins puissant que le Cr), la perte relative de résistance à la corrosion sous tension étant compensée par le revenu final triple. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants Exemple 1 Remplacement du Cr par le Zr pour des revenus bipaliers type T 73. Deux alliages, l'un conforme à la demande EP-A-0257167 alliage 1, l'autre semblable mis à part le fait qu'on a remplacé le chrome par le zirconium -alliage 2 ont été élaborés et transformés en bouteilles de 6 litres suivant la gamme de fabrication ci-après: Coulée de billettes de diamètre 165 mm Sciage en lopins Réchauffage des lopins Filage inverse à chaud d'étuis Etirage à chaud Etirage à froid Usinage du fond Mise à longueur Ogivage à chaud Perçage du goulot et usinage Décapage Mise en solution Trempe Revenu 6 h à 105 C + 15 h à 170 C. La composition pondérale (en %) de tableau suivant: ces 2 alliages est donnée dans le Alliage Iu I Zn 1 Fe Si II Or il Zr l 1 2,4 1 1,9 1 7,0 10,08 0,07 0, 20 1 i Il 2 il 2,3 Il 1,9 Il 6,9 Il 0,08 I 0,08 Il 0,02 I 0,11 Il Il Il il 11 11,, II lI 1 1 Il Les caractéristiques obtenues sur les bouteilles correspondantes sont les suivantes: R 0,2 Rm A CSC à 280 M Pa* Longueur de fissure à Alliage Ruptures/non rupt l'éclatement (M Pa) (M Pa) (%) (NR) (mm) 1 404 470 15,6 3 NR à 60 j 512 498 480 2 392 459 15,2 1 NR à 60 j,55 j,52 j 446 423 421 * Essai de résistance à la corrosion sous contrainte selon la norme ASTM G 38-73 (révisée en 1984). Dans des conditions pour lesquelles les caractéristiques de l'éclatement sont correctes (fissure longitudinale dans sa plus grande partie, non ramifiée, limitée à un secteur d'angle + 900 autour de la fissure principale, limitée vers le fond et vers le goulot à des zones dont l'épaisseur est inférieure à 1,5 fois l'épaisseur du corps), la longueur développée de la fissure a été remarquée comme un bon indice de l'aptitude à l'éclatement: plus la fissure est longue, plus on se rapproche des conditions pour lesquelles l'éclatement serait mauvais. Les résultats présentés ci-dessus montrent que le remplacement du chrome par du zirconium permet d'améliorer très sensiblement la qualité de l'éclatement, mais au détriment de la résistance à la corrosion sous contrainte et, faiblement, de la résistance mécanique Toutefois, les deux séries de bouteilles sont adaptées à l'emploi. Pour un type de revenu donné, en l'occurrence un revenu bipalier, la résistance mécanique et la résistance à la corrosion sous contrainte sont liées de façon biunivoque, ce qui fait qu'il vaut mieux parler d'une perte sur le compromis résistance mécanique/résistance à la corrosion sous contrainte Autrement dit, le remplacement du chrome par le zirconium affecte négativement la résistance à la corrosion ou la résistance mécanique, selon la durée du maintien au deuxième palier que l'on choisit. Exemple 2 Utilisation d'un revenu en 3 étapes. L'exemple suivant montre le gain que l'on peut obtenir en effectuant un revenu en trois étapes sur les bouteilles fabriquées dans l'alliage 2 selon la gamme de l'exemple précédent. La conductivité électrique est prise comme indicateur de la résistance à la corrosion sous contrainte, conformément à une pratique courante Toutes les valeurs du tableau ci-dessous sont des moyennes de 3 valeurs individuelles. I Repli Revenu lRO,2 Il Rm I A I Conductivité Eclatement M 9 I II(M Pa)I(M Pa)I(%) |(MS/m) I (mm) Il Up It - i L i il l il I _ _ _ A 6 h 1050 C+ 15 h 1700 C (réf) I 392459 15,2 24,6 I 430 1 I B I 6 hl O 5 o C+ 15 h 170 o C+ 36 hlloo C Il 417 485 114,91 24,7 Il 461 Il | C II 6 hl O 50 C+ 20 h 170 C+ 36 hll OC Il 397 464 115,51 25,6 * I 430 Il 9 D 16 hl O 5 OC+ 3 hl 900 C+ 36 hll O CI 400 | 457 115,71 24,4 I 429 I IL Il I Il Il i *Pour ce revenu, le test de corrosion sous contrainte donne 3 non ruptere à 60 jours à 280 M Pa. A l'aide de ce tableau, on peut établir les points suivants: le revenu à 3 étapes permet d'améliorer le compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique Entre le revenu A et le revenu C, la conductivité augmente de manière importante, avec un léger gain de résistance mécanique L'augmentation de conductivité se traduit bien par une augmentation de la résistance à la corrosion sous contrainte puisqu'on n'a pas de rupture à 60 j sous 280 M Pa. le revenu tri-paliers avec un deuxième palier à 190 C conduit à un compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique à peine meilleur que celui obtenu avec un revenu bipalier Le domaine de température intéressant pour le deuxième palier est donc limité vers le haut à 190 C. grâce au revenu tri-paliers, le compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique obtenu avec l'alliage 2 est équivalent à celui obtenu avec l'alliage 1 traité avec un revenu bi-palier On bénéficie alors pleinement de l'influence du zirconium sur la qualité de l'éclatement, puisque la longueur moyenne des fissures est passée de 497 mm avec l'alliage au chrome à 430 mm avec l'alliage au zirconium. REVENDICATIONS 1 Alliage pour corps creux sous pression caractérisé en ce qu'il contient en poids % 6,25 S Zn S 8,0 Mn S 0,20 1,2 5 Mg I 2, 2 Ti 5 0,05 1,7 à Cu S 2,8 0,10 5 Zr I 0,25 Autres chacun S 0,05 Fe I 0,20 " total I 0,15 Si+ Fe à 0,40 reste Al Cr I 0,05 2 Alliage d'Al selon la revendication 1, caractérisé en ce que Mg S 2,0. 3 Alliage d'Al selon l'une des rev 1 ou 2, caractérisé en ce que Mg S 1,95 %. 4 Alliage d'Al selon l'une des revendications que Zn 1 6,75. Alliage selon l'une des revendications 1 à Fe I 0,12 % et Fe+Si I 0,25 %. 6 Alliage selon l'une des revendications 1 à Mn S 0,10 %. 7 Alliage selon l'une des rev 1 à 6 0,10 I Zr S 0,18. 1 ou 3, caractérisé en ce 4, caractérisé en ce que , caractérisé en ce que caractérisé, en ce que 8 Procédé de fabrication de corps creux selon l'une des rev 1 à 7 caractérisé en ce que le revenu final est effectué en 3 étapes: lère étape: entre 105 et 120 C pendant 6 à 12 h 2 ème étape: entre 170 et 190 C pendant 0,5 à 20 h 3 ème étape: entre 105 et 120 C pendant 12 à 36 h.