` . 21~038s TOLES FORTES EN ALLIAGES D'ALUMINIUM RESISTANT A LA FATIQUE ET PROCEDE
D'OBTENTION
L'invention est relative à des tôles fortes en alliages d'Al résistant à
la fatigue et à un procédé d'obtention de celles-ci.
On sait que les microporosités et les phases intermétalliques formées à
la coulée sont des sites d'initiation préférentiels des fissures de fatigue; or la présence de celles-ci est inévitable en particulier dans les produits métallurgiques de forte section obtenus par coulée verticaLe conventionne1le.
Jusqu'ici, et afin de minimiser à la fois la densité et/ou la tailLe maximale des microporosités et des phases intermétaLLiques, on a cherché
à couler des plaques très épaisses, afin de reboucher la plupart des microporosités et de fragmenter la plupart des phases intermétalliques, généralement concentrés au voisinage du grand plan médian de la plaque, lors du laminage à chaud en utilisant des corroyages C Ei/Ef élevés, Ei étant l'épaisseur initia]e et Ef l'épaisseur finale.
On sait que le procédé habituel d'obtention de tôles épaisses (épaisseur > 10 mm) consiste en la coulée de plaques, leur scalpage, leur homogénéisation, leur laminage à chaud. Les tôles ainsi obtenues sont mises en solution et trempées, subissent éventuellement une traction contrôlée pour réduire le niveau des contraintes internes et puis sont muries (états T 351 ou T4) ou revenues aux états T 651 ou T 7x51, suivant la nomenclature de l'Aluminum Association.
Ainsi par exemple pour des tôles ayant des épaisseurs finales Ef comprises entre 100 mm et 150 mm, on part généralement de plaques ayant une épaisseur après scalpage ~ 3,5 Ef, soit des corroyages C ? 3,5.
Le brevet FR 2529578 (=US 4511409) de la demanderesse et le brevet US
5277719 (ALCOA) décrivent un procédé pour augmenter la résistance à la fatigue des tôles épaisses en alliage d'aluminium en diminuant les microporosités, procédé comportant une étape initiale de forgeage.
Le second de ces brevets décrit un exemple dans lequel le taux de 21gO385 corroyage (forgeage et laminage) est de 2,6. Mais l'introduction d'une étape de préforgeage impose un double réchauffage des plaques et leur transport sur deux sites de production différents, ce qui entraîne une augmentation significative du coût de transformation.
La présente invention est relative à des tôles ayant des épaisseursfinales ~ 110 mm. Elle concerne des tôles en alliage d'Al à durcissement structural qui à l'état traité (trempe mûri, ou trempé et revenu, ou trempé mûri et revenu) possèdent une bonne santé interne, ainsi qu'une durée de vie en fatigue supérieure à 100.000 cycles en traction ondulée (R = 0,1) sous une contrainte maximale égale à 50% (et même 60%) de la limite élastique RpO,2.
Contrairement à l'enseignement de l'art antérieur, la demanderesse a constaté, avec surprise, que des propriétés de fatigue nettement améliorées pouvaient être obtenues en limitant le corroyage à des valeurs C ~ 2,~ pour des tôles ayant des épaisseurs finales comprises entre 110 mm et 150 mm (et donc avec des épaisseurs de plaques scalpées ~ 360 mm), et même à des valeurs C ~ 2 pour des tôles ayant des épaisseurs finales comprises entre 150 mrn et 250 mm (et donc avec des épaisseurs de plaques scalpées ~ 500 mm). Ce corroyage à chaud est obtenu de préférence uniquement par laminage, sans forgeage préalable.
Il a été également constaté que les propriétés de tenue à la fatigue sont encore améliorées si le métal liquide au moment de la coulée a été
convenablement dégazé par des procédés connus de l'homme du métier (dégazage par du chlore ou par des produits contenant du chlore, poches de dégazage à l'argon), de manière à ce que les teneurs en hydrogène dans le métal liquide soient inférieures à 0,15 g/cm3. Il a été également constaté que les propriétés de fatigue sont encore améliorées si au cours du laminage à chaud les deux dernières passes de laminage (épaisseur d'entrée-épaisseur de sortie) sont supérieures à 25 mm chacune.
Les produits selon l'invention résistant à la fatigue sont caractériséspar une bonne santé interne, déterminée par un contrôle U.S au voisinage du plan médian des tôles épaisses.
L'appareil de contrôle utilisé est un émetteur-récepteur PR 02 de Synergetics ou 5052 de Panametrics avec les réglages suivants :
21~0385 US focalisés : tache focale tà -6 dB ou mi-amplitude) en forme d'ellipsoïde allongé ~ 100 ~m x 600 ~m fréquence : 50 MHz Palpeur à large bande (~f = 70%) fo Il est associé à des moyens d'acquisition numérique et de traitement dusignal, avec déplacement asservi du palpeur en xy au pas de 0,02 mm.
L'appareil est étalonné à l'aide d'un bloc étalon de même nature et dans le même état de traitement thermique que le produit testé, comportant des trous à fond plat 0 50 et 100 ~m, auquel on attribue conventionneLIement l'amplitude maximale de 80% sur l'écran de contrôle, ce qui fixe le gain global Go.
Le volume examiné, sur une tranche d'épaisseur maximaLe de 20 mm, est de 20 x 20 x 0,6 mm3.
Les mesures sont repérées sur plusieurs localisations pour obtenir des valeurs statistiques fiables.
Les porosités sont définies par les pics dépassant un seuil, réglable, et fixé légèrement au-dessus du bruit de fond.
On détermine :
- le nombre de porosités (de taille équivalente > 20 ~m, seuil de détection) par unité de volume - la moyenne arithmétique des amplitudes maximales Amax, Amax étant la valeur maximum de l'écho sur une porosité, - la moyenne arithmétique des amplitudes moyennes A, A étant égale à
1 ~ ~ A dx dy, x et y étant les distances sur (xl-x2)(yl-y2)J~ J~
l'image de la porosité conside~ree (voir fig. 7).
Dans les conditions définies ci-dessus, Les produits selon l'inventionrespectent les limites suivantes :
Nombre de porosités i 800/cm3 Moyenne des Amplitudes moyennes A 5 22 %
Moyenne des Amplitudes maximales Amax ~ 50 %
Dans la suite du texte nous utiliserons les abréviations ou notations -suivantes:
L = sens long TL = sens travers long TC = sens travers court R = contrainte maximal.e/contrainte minimale d'un cycle lors des essais de fatigue Kt = coefficient d'entaille AK = variation du facteur d'intensité de contrainte lors des essais de fatigue da/dn = vitesse de propagation des fissures de fatigue L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, illustrés par les figures 1 à 7.
La figure 1 représente une coupe macrographique suivant le plan L/TC
(long/travers court) d'une tôle de 118 mm d'épaisseur issue du format A
de l'exemple 1.
La figure 2 représente une coupe macrographique suivant le plan L/TC
d'une tôle de 125 mm issue du format B de l'exemple 1.
Les figures 3 et 4 représentent la densité et la répartition des phases intermétalliques des tôles issues respectivement de format A et B de l'exemple 1, plan L/TC.
Les figures 5 et 6 représentent dans un diagramme amplitude - nombre de porosités/cm , les résultats des micrographies acoustiques réalisées sur le produit de l'exemple 5, l'étalon étant un trou à fond plat ~ 100 ~m.
La figure 7 représente le principe de détermination des grandeurs Amax et A.
Les alliages seront désignés suivant la nomenc:Lature de l'Aluminum Association.
EXEMPL~ 1 Des plaques en alliage 7010 ont été élaborés d'une part en formats ` 2140385 .
d'épaisseur 420 mm après scaLpage (hors invention : format A) et d'autre part en format d'épaisseur 260 mm après scalpage (selon l'invention :
format B). L'épaisseur de métal enlevée au scalpage est identique dans les deux cas. La teneur en hydrogène dans le métal liquide est dans les deux cas < 0,15 g/cm3.
Ces plaques scaLpées ont été homogénéisées dans des condit;ions ident;iques (30 heures à 470C), puis laminées à chaud à 390C dans des conditions identiques, avec la séquence suivante de passes de laminage :
Format A: 20-30-40-40-3~-34 mm Format B: 22-23-26-28-32 mm L'épaisseur finaJe des tôles est de 118 mm pour le format A, ce qui conduit à un facteur de corroyage C de 3,56 pour le format A et de 125 mm pour le format B, ce qui conduit à un facteur de corroyage C de 2,08 pour le format B. On dispose d'un traceur du facteur de corroyage révélé par le facteur de forme du grain métallurgique dans une coupe L/TC (figures 1 et 2). Le facteur de forme du grain de coulée est de l'ordre de 4 à 6 pour le format A et de l'ordre de 2 à 3 pour le format B.
Les deux tôles ont ensuite subi un traitement de mise en solution de 8 heures à 480C suivi d'une trempe à l'eau, d'une traction contrôlée de `. 21 ~ 038s STRONG SHEETS OF FATIC RESISTANT ALUMINUM ALLOYS AND METHOD
OBTAINING
The invention relates to heavy plates of Al alloys resistant to fatigue and a process for obtaining them.
It is known that the microporosities and the intermetallic phases formed at casting are preferential initiation sites for cracks in tired; however the presence of these is inevitable in particular in large section metallurgical products obtained by vertical casting conventional.
So far, and in order to minimize both density and / or size maximum of microporosities and intermetallic phases, we sought to pour very thick plates, in order to fill most of the microporosities and to fragment most of the intermetallic phases, generally concentrated in the vicinity of the large median plane of the plate, during hot rolling using high C Ei / Ef, Ei being the initial thickness and Ef the final thickness.
We know that the usual process for obtaining thick sheets (thickness > 10 mm) consists of casting plates, scalping, homogenization, their hot rolling. The sheets thus obtained are dissolved and soaked, possibly undergo a traction controlled to reduce the level of internal stresses and then are muries (states T 351 or T4) or returned to states T 651 or T 7x51, depending the nomenclature of the Aluminum Association.
So for example for sheets with final thicknesses Ef between 100 mm and 150 mm, we generally start from plates having a thickness after scalping ~ 3.5 Ef, that is to say C wrought? 3.5.
Patent FR 2,529,578 (= US 4,511,409) of the applicant and the US patent 5277719 (ALCOA) describe a method for increasing resistance to fatigue of thick aluminum alloy sheets by reducing microporosities, process comprising an initial forging step.
The second of these patents describes an example in which the rate of 21gO385 wrought (forging and rolling) is 2.6. But the introduction of a pre-forging step requires double heating of the plates and their transport to two different production sites, resulting in significant increase in processing cost.
The present invention relates to sheets having final thicknesses ~ 110 mm. It relates to hardened Al alloy sheets structural which in the treated state (hardened ripening, or hardened and tempered, or soaked, matured and tempered) have good internal health, as well as fatigue life greater than 100,000 cycles in wavy traction (R = 0.1) under a maximum stress equal to 50% (and even 60%) of the elastic limit RpO, 2.
Unlike the teaching of the prior art, the applicant has surprisingly found that fatigue properties clearly could be obtained by limiting the wrought to values C ~ 2, ~ for sheets having final thicknesses between 110 mm and 150 mm (and therefore with scalped plate thicknesses ~ 360 mm), and even at values C ~ 2 for sheets having final thicknesses between 150 mm and 250 mm (and therefore with plate thicknesses scalped ~ 500 mm). This hot working is preferably obtained only by rolling, without prior forging.
It has also been found that the fatigue resistance properties are further improved if the liquid metal at the time of casting was suitably degassed by methods known to those skilled in the art (degassing with chlorine or with products containing chlorine, bags argon degassing), so that the hydrogen contents in the liquid metal are less than 0.15 g / cm3. He was also found that the fatigue properties are further improved if during hot rolling the last two rolling passes (thickness input-output thickness) are greater than 25 mm each.
The products according to the invention resistant to fatigue are characterized by good internal health, determined by a US control in the vicinity of the median plane of thick plates.
The control device used is a PR 02 transceiver from Synergetics or 5052 from Panametrics with the following settings:
21 ~ 0385 Focused US: focal spot at -6 dB or mid-amplitude) in shape elongated ellipsoid ~ 100 ~ mx 600 ~ m frequency: 50 MHz Broadband probe (~ f = 70%) fo It is associated with digital acquisition and signal processing means, with controlled movement of the probe in xy in steps of 0.02 mm.
The device is calibrated using a standard block of the same type and in the same state of heat treatment as the product tested, comprising flat bottom holes 0 50 and 100 ~ m, which is conventionally assigned the maximum amplitude of 80% on the control screen, which fixes the gain global Go.
The volume examined, on a slice of maximum thickness of 20 mm, is 20 x 20 x 0.6 mm3.
The measurements are located on several locations to obtain reliable statistical values.
The porosities are defined by the peaks exceeding an adjustable threshold, and fixed slightly above the background noise.
We determine:
- the number of porosities (equivalent size> 20 ~ m, threshold of detection) per unit of volume - the arithmetic mean of the maximum amplitudes Amax, Amax being the maximum value of the echo on a porosity, - the arithmetic mean of the average amplitudes A, A being equal to 1 ~ ~ At dx dy, x and y being the distances over (xl-x2) (yl-y2) J ~ J ~
the image of the porosity considered ~ ree (see fig. 7).
Under the conditions defined above, the products according to the invention respect the following limits:
Number of poros i 800 / cm3 Average of average amplitudes A 5 22%
Average of the Maximum Amplitudes Amax ~ 50%
In the rest of the text we will use abbreviations or notations -following:
L = long sense TL = long cross direction TC = short cross direction R = maximum stress e / minimum stress of a cycle during fatigue tests Kt = notch coefficient AK = variation of the stress intensity factor during fatigue testing da / dn = speed of propagation of fatigue cracks The invention will be better understood using the following examples, illustrated by Figures 1 to 7.
Figure 1 shows a macrographic section along the L / TC plane (long / short cross) of a 118 mm thick sheet from size A
from example 1.
FIG. 2 represents a macrographic section along the L / TC plane a 125 mm sheet from format B of Example 1.
Figures 3 and 4 show the density and distribution of the phases intermetallic sheets from A and B format respectively Example 1, L / TC plan.
Figures 5 and 6 represent in a diagram amplitude - number of porosities / cm, the results of the acoustic micrographs carried out on the product of Example 5, the standard being a hole with a flat bottom ~ 100 ~ m.
FIG. 7 represents the principle for determining the quantities Amax and AT.
The alloys will be designated according to the name: Lature of Aluminum Association.
EXAMPLE ~ 1 7010 alloy plates were developed on the one hand in formats `2140385 .
420 mm thick after scaLpage (excluding invention: format A) and other part in 260 mm thick format after scalping (according to the invention:
format B). The thickness of metal removed with scalping is identical in both cases. The hydrogen content in the liquid metal is within two cases <0.15 g / cm3.
These scaLpated plates were homogenized under identical conditions;
(30 hours at 470C), then hot rolled at 390C under conditions identical, with the following sequence of rolling passes:
Format A: 20-30-40-40-3 ~ -34 mm Format B: 22-23-26-28-32 mm The final thickness of the sheets is 118 mm for format A, which leads to a correction factor C of 3.56 for format A and 125 mm for format B, which leads to a correction factor C of 2.08 for format B. We have a plotter of the correction factor revealed by the form factor of the metallurgical grain in an L / TC section (Figures 1 and 2). The form factor of the pouring grain is of the order of 4 to 6 for format A and of the order of 2 to 3 for format B.
The two sheets were then subjected to a solution treatment of 8 hours at 480C followed by water quenching, controlled traction of
2,1% et d'un traitement de revenu de 10 heures à 120C suivi de 8 heures à 170C, de manière à leur conférer les caractéristiques de l'état T
7651.
Les deux tôles ont fait l'objet d'une caractérisation complete en fatigue avec des essais "stair-case" à 105 cycles dans le sens TL à mi-épaisseur avec R = 0,05. Les éprouvettes de fatigue de l'essai "stair-case" ont été
utilisées pour mesurer par analyse d'image sur coupe micrographique la taille et le nombre des microposités. Les mesures par analyse d'image ont été effectuées sur coupe polie dans un plan L - TC à mi-épaisseur, sous grossissement x 100, avec examen de 150 champs de 1 mm x 1 mm, soit une surface totale examinée de 150 mm2 par éprouvette. Le paramètre mesuré
est le Dmax, plus grande dimension dans le plan d'observation, pour tous les Dmax ~ à 20 microns. Les résultats des caractérisations en fatigue "stair-case" et des mesures de la densité surfacique des microporosités sont rassemblées au Tableau 1. Les résultats de vitesses de propagation ~` 214038S
.
de fissures sont rassemblées dans le tableau II.
TABLEAU I
¦ ¦Epais.finale¦Contrainte à ¦ Nombre de ¦ Nombre de ¦ RpO,2 ¦
¦ Format Ide la Tôle ¦105 cycles ¦ porosités ¦ porosités ¦ TL
R H tmm) ¦ (MPa) I/cm2 ayant ~/cm2 ayant I (MPa) H I I 1 20 < ¦Dmax >100 ~m ¦
I Dmax ~100 ~m A-coulée 118 212 + 15 107 3 q55 R
I A-coulée¦ 118 ¦ 210 + 5 1 110 ¦ 10 H455 H
Il 11 1 1 l l I
I B-coulée¦ 125 1 246 + 5 1 67 ¦ O 1453 ¦
TABLEAU II
Epaisseur finale ¦ da/dN à lOMPa~m¦ da/dN à 20MPa~m Format de la tôle I I H
(mm) (mm/cycle) (mm/cycle) I
A-coulée 92990 118 -~ -3 1,8 10 10 11 ~ 11 B-coulée 93139 R 125 1 -4 H -3 H lO I lO
U 11 b Il apparaît clairement à l'examen de ces résultats que l'utilisation du . .
format de coulée selon l'invention (Format B) permet d'améliorer très significativement le niveau de contrainte admissible à 10 cycles et la vitesse de propagation des fissures da/dn à ~K = 10 MPa ~m. Cette amélioration est corrélée à une diminution de l'ordre de 40% des porosités ayant des Dmax compris entre 20 Um (limite de détection) et 100 Um, et à la disparition des porosités ayant un Dmax ~ 100 Um.
Les figures 3 et 4 montrent la taille et la répartition des intermétalliques dans le cas des deux formats. On constate une taille et une densité d'intermétalliques réduites dans le cas du format B.
Des plaques en alliage 7050 ont été élaborées d'une part en formats d'épaisseur 420 mm après scalpage (hors invention : format A) et d'autre part en format d'épaisseur 260 mm après scalpage (selon l'invention :
format B). L'épaisseur de métal enlevée au scalpage est identique dans les deux cas. La teneur en hydrogène dans le métal est dans les deux cas 0,15 g/cm3.
Ces plaques ont été homogénéisées dans des conditions identiques (16 heures à 475C), puis laminées à chaud avec la séquence suivante des 2 dernières passes de laminage :
Format A 28 mm/32 mrn épaisseur finale 204 mm Format B 34 mm/34 mm épaisseur finale 204 mm Ceci conduit à un facteur de corroyage C de 2,05 pour le format A et de 1,27 pour le format B.
Les deux tôles ont ensuite subi un traitement de remise en solution de 20 heures à 478C suivi d'une trempe à l'eau, une traction contrôlée de 1,6%
et un traitement de revenu de 6 heures à 120C suivi de 21 heures à 165C
de manière à leur conférer les caractéristiques de l'état T 7451.
Les deux toles ont fait l'objet d'une caractérisation en durée de vie en fatigue sous 242 MPa; R = 0,1; Kt = 1. Les moyennes logarithmiques de durée de vie sur 8 éprouvettes prélevées dans le sens TL à mi-largeur et mi-épaisseur des tôles sont regroupées dans le Tableau III, ainsi que le . ~
nombre maximum de porosités par cmZ. A cet état la limite élastique est de 411 MPa dans le sens TL pour la tôle issue du format B (selon l'invention) et de ~20 MPa dans le sens TL pour la tôle issue du format A
(hors invention).
TABLEAU III
Epaisseur finale Moyenne Nombre maximum RpO,2 Format de la tôle logarithmique de porosités/ TL
(mm)de durée de (cm2) (MPa) vie (en cycles) A-coulée 96343 204 71000 7 ~20 B-coulée 96381 204 118000 4 411 Il apparaît clairement à l'examen de ces résultats que l'utilisation duformat de coulée selon l'invention (format B) permet d'améliorer très significativement le niveau de durée de vie en fatigue et de réduire la densité des microporosités.
Quatre plaques en alliage 7010 ont été élaborées en format d'épaisseur 260 mm après scalpage (selon l'invention : format B). Les teneurs en hydrogène dans le métal coulé et les valeurs des dernières passes de laminage sont reportées au Tableau V. Les limites élastiques et la limite de fatigue à 10 cycles ont été mesurées à l'état T7651 et figurent au Tableau V (sens TL).
TABLEAU IV
Format H2 2 dernières Porosités/cm2 Contrainte de6 RpO,2 (g/cm3) Passes (mm) (> 20 ~m) rupture à 10 TL
cycles (MPa)(MPa) B/1 0,3 7/5 109 115 + 5,9 446 B/2 0,3 17/16 90 112 + 3,8 443 B/3~ 0,15 6/5 16 200 + 26,1 451 B/4~ 0,15 19/18 7 215 + 11,3 455 L'effet de la teneur en hydrogène est très significatif, l'effet despasses rebouchantes au laminage est moins marqué et sensible seulement 21~0385 sur les faibles niveaux d'hydrogène.
Quatre plaques en alliage 7050 ont été élaborées en format d'épaisseur 260 mm (selon l'invention : format B).
Deux de ces plaques ont été élaborées avec un lit de fusion ne comportant pas de copeaux recyclés, les deux autres plaques ont été élaborées avec un lit de fusion comportant 10% de copeaux recyclés.
Ces plaques ont été transformées selon la gamme décrite dans l'exemple 2, et conduites jusqu'à des épaisseurs finales de 200 mm et 150 mm. Les moyennes logarithmiques de durée de vie en fatigue sous 242 MPa, R = 0,1, Kt = 1 à l'état T 7~51 ont été mesurées dans chaque cas. I,es résuLtats sont regroupés dans le Tableau Vl.
TABLEAU V
Repère Teneur en copeaux Epaisseur Moyenne RpO,2 du lit de fusion finale logarithmique TL
de durée de vie (MPa) (%) (mm) (cycles) 201 0% 200 118000 411 202 0% 150 145000 436 203 10% 200 93000 413 204 10% 150 112000 447 Nous avons utilisé dans ce cas la technique de caractérisation desporosités par ultrasons à 50 MHz comme décrit ci-dessus.
Les résultats obtenus sont groupés à la figure 5. On vérifie bien en comparant les domaines caractéristiques 201 et 203 un effet marqué de l~
composition du lit de fusion pour les tôles de 200 mm d'épaisseur, le produit 201 sans copeaux présentant le nombre de porosités le plus faible corrélé au niveau de fatigue le plus élevé. Cette différence est atténuée pour le moindre nombre de porosités sur des tôles de 150 mm d'épaisseur (comparaison des domaines caractéristiques 202 et 204) du fait de l'écrouissage plus élevé. Cependant, le niveau de fatigue du produit 202 reste significativement plus élevé que celui du produit 204, confirmant l'importance de la qualité du lit de fusion. 2.1% and a 10 hour income treatment at 120C followed by 8 hours at 170C, so as to give them the characteristics of state T
7651.
The two sheets were subject to a complete fatigue characterization with 105-cycle stair-case tests in the TL direction at mid-thickness with R = 0.05. The fatigue test tubes of the stair-case test were used to measure by image analysis on micrographic section the size and number of microposities. Measurements by image analysis have were made on a polished cut in a L - TC plane at mid-thickness, under magnification x 100, with examination of 150 fields of 1 mm x 1 mm, i.e. one total surface examined of 150 mm2 per test piece. The measured parameter is the Dmax, largest dimension in the observation plane, for all Dmax ~ at 20 microns. Results of fatigue characterizations "stair-case" and measurements of the surface density of microporosities are collated in Table 1. The results of propagation velocities ~ `214038S
.
of cracks are gathered in table II.
TABLE I
¦ ¦ Final thickness ¦ Constraint at ¦ Number of ¦ Number of ¦ RpO, 2 ¦
¦ Sheet Metal Format ¦105 cycles ¦ porosities ¦ porosities ¦ TL
RH tmm) ¦ (MPa) I / cm2 having ~ / cm2 having I (MPa) HII 1 20 <¦Dmax> 100 ~ m ¦
I Dmax ~ 100 ~ m A-casting 118 212 + 15 107 3 q55 R
I A-casting¦ 118 ¦ 210 + 5 1 110 ¦ 10 H455 H
1,92292 Il 11 1 1 ll I
I B-casting ¦ 125 1 246 + 5 1 67 ¦ O 1453 ¦
11,111 TABLE II
Final thickness ¦ da / dN at LOMPa ~ m¦ da / dN at 20MPa ~ m Sheet format IIH
(mm) (mm / cycle) (mm / cycle) I
A-casting 92990 118 - ~ -3 1.8 10 10 11 ~ 11 B-casting 93 139 R 125 1 -4 H -3 H lO I lO
U 11 b It is clear from examining these results that the use of the . .
casting format according to the invention (Format B) makes it possible to improve very significantly the level of stress admissible at 10 cycles and the crack propagation speed da / dn at ~ K = 10 MPa ~ m. This improvement is correlated with a decrease of around 40% in porosities with Dmax between 20 Um (detection limit) and 100 Um, and at the disappearance of the porosities having a Dmax ~ 100 Um.
Figures 3 and 4 show the size and distribution of intermetallic in the case of the two formats. There is a size and reduced intermetallic density in the case of format B.
7050 alloy plates were developed on the one hand in formats 420 mm thick after scalping (outside invention: format A) and other part in 260 mm thick format after scalping (according to the invention:
format B). The thickness of metal removed with scalping is identical in both cases. The hydrogen content in the metal is in both cases 0.15 g / cm3.
These plates were homogenized under identical conditions (16 hours at 475C), then hot rolled with the following sequence of 2 last rolling passes:
Format A 28 mm / 32 mrn final thickness 204 mm Format B 34 mm / 34 mm final thickness 204 mm This leads to a correction factor C of 2.05 for format A and of 1.27 for format B.
The two sheets were then subjected to a solution dissolving treatment of 20 hours at 478C followed by water quenching, controlled traction of 1.6%
and an income treatment of 6 hours at 120C followed by 21 hours at 165C
so as to give them the characteristics of state T 7451.
The two sheets were subject to a lifetime characterization in fatigue under 242 MPa; R = 0.1; Kt = 1. Logarithmic means of lifetime on 8 specimens taken in the TL direction at half-width and mid-thickness of the sheets are grouped in Table III, as well as the . ~
maximum number of porosities per cmZ. In this state the elastic limit is 411 MPa in the TL direction for sheet metal from format B (according to the invention) and ~ 20 MPa in the TL direction for sheet metal from format A
(excluding invention).
TABLE III
Final thickness Average Maximum number RpO, 2 Format of the logarithmic sheet of porosities / TL
(mm) duration of (cm2) (MPa) life (in cycles) A-casting 96343 204 71000 7 ~ 20 B-casting 96 381 204 118 000 4 411 It is clear from examining these results that the use of the casting format according to the invention (format B) makes it possible to improve very significantly the level of fatigue life and reduce the density of microporosities.
Four 7010 alloy plates were produced in thick format 260 mm after scalping (according to the invention: format B). The contents in hydrogen in the cast metal and the values of the last passes of rolling are shown in Table V. The elastic limits and the limit of fatigue at 10 cycles were measured in state T7651 and appear in Table V (TL sense).
TABLE IV
H2 format Last 2 Porosities / cm2 Constraint of 6 RpO, 2 (g / cm3) Passes (mm) (> 20 ~ m) failure at 10 TL
cycles (MPa) (MPa) B / 1 0.3 7/5 109 115 + 5.9 446 B / 2 0.3 17/16 90 112 + 3.8 443 B / 3 ~ 0.15 6/5 16,200 + 26.1,451 B / 4 ~ 0.15 19/18 7,215 + 11.3,455 The effect of the hydrogen content is very significant, the effect of the re-rolling passes is less marked and only sensitive 21 ~ 0385 on low hydrogen levels.
Four 7050 alloy plates were produced in thickness format 260 mm (according to the invention: format B).
Two of these plates were produced with a fusion bed not comprising no recycled chips, the other two plates were produced with a fusion bed comprising 10% recycled chips.
These plates were transformed according to the range described in Example 2, and pipes to final thicknesses of 200 mm and 150 mm. The logarithmic means of fatigue life under 242 MPa, R = 0.1, Kt = 1 in the state T 7 ~ 51 were measured in each case. I, THE RESULTS
are grouped in Table Vl.
TABLE V
Reference Chip content Average thickness RpO, 2 of the TL logarithmic final fusion bed service life (MPa) (%) (mm) (cycles) 201 0% 200 118,000 411 202 0% 150 145,000 436 203 10% 200 93,000 413 204 10% 150 112,000 447 In this case, we used the characterization technique of the ultrasonic pores at 50 MHz as described above.
The results obtained are grouped in Figure 5. We check well in comparing the characteristic domains 201 and 203 a marked effect of ~
composition of the melting bed for 200 mm thick sheets, the product 201 without chips with the lowest number of porosities correlated with the highest level of fatigue. This difference is attenuated for the least number of porosities on 150 mm thick sheets (comparison of characteristic areas 202 and 204) due to higher work hardening. However, the fatigue level of product 202 remains significantly higher than that of product 204, confirming the importance of the quality of the fusion bed.