CA2432039A1

CA2432039A1 - Safety component moulded in al-si alloy

Info

Publication number: CA2432039A1
Application number: CA002432039A
Authority: CA
Inventors: Michel Garat; Francois Cosse
Original assignee: Individual
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2002-06-20
Also published as: US20040045638A1; MXPA03005208A; WO2002048414A1; EP1453986A1; AU2002219293A1; FR2818288B1; FR2818288A1

Abstract

The invention concerns a safety component with high mechanical strength and good ductility, moulded in Al-Si alloy consisting ( in wt. %) of: Si: 2-11; Mg: 0.3-0.7; Cu: 0.3 0.9; other elements < 1 each and < 2 in total, the rest being aluminium, and solution heat treated, tempered and hardened resulting in Brinell hardness of more than 125. The invention also concerns a safety component with high mechanical resistance and good ductility, moulded in Al-Si alloy consisting (in wt. %) of: Si: 2-6; Mg: 0.3-0.7; Fe < 0.20; other elements < 0.3 each and < 1 in total; the rest being aluminium; solution heat treated, hardened and tempered resulting in a quality index Q=R¿m?+log A>485 MPa.

Description

Pièce de sécurité moulée en alliage Al-Si.
Domaine de l'invention L'invention concerne la fabrication de pièces moulées de sécurité, destinées notamment à l'automobile, telles que par exemple des pièces de suspension, en alliages Al-Si hypoeutectiques, ces pièces présentant après traitement thermique une 1o résistance mécanique élevée, une ductilité suffisante, une bonne résistance à la corrosion et une bonne santé métallurgique.
Etat de la technique L'utilisation des alliages d'aluminium de moulage se développe rapidement dans l'automobile, notamment pour les pièces de sécurité telles que les liaisons au sol, permettant un allègement du véhicule. Cet allègement est d'autant plus important qu'on peut obtenir, après traitement thermique, une résistance mécanique élevée. Par ailleurs, il est indispensable, pour ce type de pièce, d'avoir une ductilité
suffisante pour éviter une rupture fragile en cas de choc, une bonne résistance à la corrosion, notamment à la corrosion sous contrainte, pour éviter une détérioration de la pièce dans un environnement corrosif tel que le sel de déneigement, et une absence de retassure, en particulier en surface, ce qui pourrait générer des fissures entraînant une rupture de la pièce.
Les procédés couramment utilisés poux la production de telles pièces sont le moulage en moule métallique par gravité ou sous basse pression, le « squeeze casting », le moulage en moule métallique suivi d'un forgeage, ou d'un matriçage tel que dëcrit dans le brevet US 5582659 (Nippon Light Metal et Nissan Motor), ou dans le certificat d'utilité FR 2614814 (Thomas DI SERIO), ou le formage à l'état semi-3o solide par injection sous pression ou forgeage(thixomoulage ou rhéomoulage selon qu'on part de l'état solide ou de l'état liquide). Safety part molded from Al-Si alloy.
Field of the invention The invention relates to the production of safety molded parts, intended especially in the automobile, such as for example suspension parts, in hypoeutectic Al-Si alloys, these parts having after treatment thermal one 1o high mechanical resistance, sufficient ductility, good resistance to the corrosion and good metallurgical health.
State of the art The use of cast aluminum alloys is growing rapidly in automotive, especially for safety parts such as connections to ground, allowing a lighter vehicle. This reduction is all the more important that mechanical resistance can be obtained after heat treatment high. Through elsewhere, it is essential, for this type of part, to have a ductility sufficient to avoid fragile rupture in the event of impact, good resistance to corrosion, in particular to stress corrosion, to avoid deterioration of the room in a corrosive environment such as de-icing salt, and an absence of shrinkage, especially on the surface, which could generate cracks resulting in a part rupture.
The processes commonly used for the production of such parts are:
molding in a metal mold by gravity or under low pressure, the “squeeze casting ", the molding in a metal mold followed by forging, or forging such as described in US patent 5582659 (Nippon Light Metal and Nissan Motor), or in utility certificate FR 2614814 (Thomas DI SERIO), or semi-finished forming 3o solid by pressure injection or forging (thixomoulding or rheomolding) according to whether from the solid state or the liquid state).

2 Le moulage à modèles évaporatifs perdus (lost foam) sous pression isostatique, le moulage sous pression de haute qualité, éventuellement sous vide; et le moulage au sable ou en moule métallique suivi d'une compaction isostatique à chaud sont également applicables.
Les alliages utilisés habituellement pour ce type de pièce sont généralement des alliages Al-Si-Mg, notamment du type AlSi7Mg, AlSi9Mg ou AISilOMg. Ces alliages présentent en effet aux états F, TS et surtout T6, un bon compromis entre la résistance mécanique et l'allongement, et une excellente résistance à la corrosion.
Cependant, la résistance mécanique est limitée par la capacité de durcissement par la phase Mg2Si.
Plusieurs brevets illustrent l'utilisation de tels alliages. Le brevet US
4104089, déposé en 1976 par Nippon Light Metal concerne des pièces moulées sous pression sans porosité pour l'automobile à haute résistance mécanique et tenue aux chocs, de composition (% en poids) Si : 7 -12 Mg : 0,2 - 0,5 Mn : 0,55 -1 Fe : 0,65 -1,2 Les pièces sont traitées par mise en solution entre 450 et 530°C, trempées et soumises à un revenu de plus d'une heure entre 150 et 230°C.
Le brevet US 5582659, déposé en 1993 par Nippon Light Metal et Nissan Motor, revendique un procédé de fabrication de pièces moulées comportant la coulée d'une 2o ébauche contenant (% en poids) Si : 2,0 - 3,3 Mg : 0,2 - 0,6 Fe < 0,15 et éventuellement Cu : 0,2 - 0,5 Zr : 0,01 - 0,2 . Mn ; 0,02 - 0,5 Cr : 0,01- 0,3, l'homogénéisation de cette ébauche entre 500 et 550°C, le forgeage de l'ébauche et son traitement thermique par mise en solution de 0,5 à 2 h entre 540 et 550°C, trempe à l'eau et revenu T6 de 2 à 20 h entre 140 et 180°C.
Le brevet EP 0687742, déposé en 1994 par Aluminium Rheinfelden dëcrit un alliage pour coulée sous pression destiné à des pièces moulées de sécurité, de composition (% en poids) Si : 9,5 -11,5 Mg : 0,1- 0,5 Mn : 0,5 - 0,8 Fe < 0,15 Cu < 0,03 3o Pour dëpasser le niveau de rësistance obtenu par la précipitation de MgaSi, tout en conservant des propriétés de fonderie adéquates, il faut utiliser des alliages du type AISiMgCu pouvant être durcis par la série de phases Al2Cu, Al2CuMg et w 2 The molding with lost evaporative models under isostatic pressure, the high quality pressure molding, possibly under vacuum; and the molding sand or metal mold followed by hot isostatic compaction are also applicable.
The alloys usually used for this type of part are generally of the Al-Si-Mg alloys, in particular of the AlSi7Mg, AlSi9Mg or AISilOMg type. These alloys indeed present in the states F, TS and especially T6, a good compromise enter here mechanical strength and elongation, and excellent resistance to corrosion.
However, mechanical strength is limited by the hardening capacity over there Mg2Si phase.
Several patents illustrate the use of such alloys. The US patent 4104089, filed in 1976 by Nippon Light Metal concerns parts molded under pressure without porosity for the automobile with high mechanical resistance and resistance to shocks, of composition (% by weight) Si: 7 -12 Mg: 0.2 - 0.5 Mn: 0.55 -1 Fe: 0.65 -1.2 The parts are treated by dissolving between 450 and 530 ° C, soaked and subjected to an income of more than one hour between 150 and 230 ° C.
US patent 5,582,659, filed in 1993 by Nippon Light Metal and Nissan Motor, claims a process for manufacturing molded parts comprising casting a 2o blank containing (% by weight) If: 2.0 - 3.3 Mg: 0.2 - 0.6 Fe <0.15 and possibly Cu: 0.2 - 0.5 Zr: 0.01 - 0.2. Mn; 0.02 - 0.5 Cr: 0.01 - 0.3, the homogenization of this blank between 500 and 550 ° C, the forging of the draft and its heat treatment by dissolving 0.5 to 2 h between 540 and 550 ° C, quenching with water and T6 tempering from 2 to 20 h between 140 and 180 ° C.
Patent EP 0687742, filed in 1994 by Aluminum Rheinfelden describes a alloy for die casting for safety molded parts, composition (% in weight) Si: 9.5 -11.5 Mg: 0.1- 0.5 Mn: 0.5 - 0.8 Fe <0.15 Cu <0.03 3o To exceed the level of resistance obtained by the precipitation of MgaSi, all in retaining adequate foundry properties, alloys must be used like AISiMgCu can be hardened by the series of phases Al2Cu, Al2CuMg and w

3 (AICuMgSi). Il existe de nombreux alliages connus et normalisés . comportant une teneur en cuivre supérieure ou égale à 1 %., notamment des alliages AlSiS
comme EN AC 45300 (type AlSiSCulMg, proche de AA C355) contenant de 1,0 à 1,5% Cu EN AC 45100 (type AlSi5Cu3Mg, proche de AA 319) contenant de 2,6 à 3,6% Cu ou des alliages AlSi8 ou AlSi9 comme EN AC 46000 (type AlSi9Cu3), 46200 (typa AlSi8Cu3) ou 46500 (type AlSi9Cu3FeZn). L'alliage EN AC 46400 présente une teneur en Cu comprise entre 0,8 et 1,3%. D'une manière générale, il est admis qu'il faut des teneurs en Cu supérieures ou ëgales à 1 % pour obtenir un gain de dureté et de limite élastique à
1o température ambiante par rapport aux alliages AISiMg. Mais, en raison même du durcissement apporté par ces teneurs en Cu, l'allongement devient faible et la résistance à la corrosion médiocre, généralement insuffisante pour les pièces de sécurité automobiles.
L'article de F. J. Feikus « Optimization of Al-Si cast alloys for cylinder head applications » AFS Transactions 98-61, pp. 225-231, étudie l'ajout de 0,5% et 1% de cuivre à un alliage AlSi7Mg0,3 pour la fabrication de culasses de moteurs à
combustion interne. Après un traitement T6 classique comportant une mise en solution de 5 h à 525°C, suivi d'une trempe à l'eau froide et d'un revenu de 4 h à
165°C, il n'observe aucun gain en limite d'élasticité, ni en dureté à
température ambiante. Ce n'est qu'à des températures d'utilisation au delà de 150°C
que l'ajout de cuivre apporte un gain significatif de limite d'élasticité et de résistance au fluage.
L'ancienne norme française NF A57-702 de février 1960 mentionnait l'alliage A-S4G, avec une tolérance très large en fer (< 0,65%), une plage étendue pour la teneur en magnésium (0,40 - 0,95%), et des caractéristiques mécaniques à l'état Y33 peu élevées : Rm > 25 lcgf/mma (245 MPa) Rpo,2 > 18 kgf/mm2 (176 MPa) A > 1,5%.
Ces caractéristiques étaient inférieures à celles de l'alliage A-S7G0,6, normalisé dans l'édition de février 1981 de la même norme, qui étaient respectivement R", > 290 - 320 MPa Rpo,2 > 210 - 240 MPa A > 4 - 6%
Le but de la présente invention est de fournir des pièces de sécurité, pouvant être 3o coulées en utilisant l'ensemble des procédés de moulage, et présentant une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à la corrosion sous contrainte et une bonne ductilité.

WO 02/48413 (AICuMgSi). There are many known and standardized alloys. comprising a copper content greater than or equal to 1%., in particular of AlSiS alloys as EN AC 45300 (AlSiSCulMg type, close to AA C355) containing from 1.0 to 1.5% Cu EN AC 45100 (type AlSi5Cu3Mg, close to AA 319) containing 2.6 to 3.6% Cu or AlSi8 or AlSi9 alloys like EN AC 46000 (type AlSi9Cu3), 46200 (typa AlSi8Cu3) or 46500 (type AlSi9Cu3FeZn). The EN AC 46400 alloy has a Cu content between 0.8 and 1.3%. In general, it is recognized that Cu contents are required greater than or equal to 1% to obtain a gain in hardness and limit elastic to 1o ambient temperature compared to AISiMg alloys. But, because of of hardening brought by these Cu contents, the elongation becomes weak and the poor corrosion resistance, generally insufficient for parts of automotive safety.
The article by FJ Feikus “Optimization of Al-Si cast alloys for cylinder head applications »AFS Transactions 98-61, pp. 225-231, consider adding 0.5% and 1% of copper to an AlSi7Mg0.3 alloy for the production of cylinder heads for internal combustion. After a classic T6 treatment including 5 h solution at 525 ° C, followed by quenching in cold water and income from 4 a.m. to 165 ° C, it does not observe any gain in elastic limit or in hardness at temperature room. Only at operating temperatures above 150 ° C
that adding of copper provides a significant gain in yield strength and strength creep.
The old French standard NF A57-702 of February 1960 mentioned the alloy A-S4G, with a very wide iron tolerance (<0.65%), a wide range for content in magnesium (0.40 - 0.95%), and mechanical characteristics in the Y33 state little high: Rm> 25 lcgf / mma (245 MPa) Rpo, 2> 18 kgf / mm2 (176 MPa) A> 1.5%.
These characteristics were lower than those of alloy A-S7G0,6, standardized in the February 1981 edition of the same standard, which were respectively R ",> 290 - 320 MPa Rpo, 2> 210 - 240 MPa A> 4 - 6%
The purpose of the present invention is to provide security parts, which can to be 3o casting using all of the molding processes, and having a resistance high mechanical properties, good resistance to stress corrosion and good ductility.

WO 02/4841

4 PCT/FRO1/03966 Objet de l'invention L'invention a pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) Si : 2 - 11 Mg : 0,3 - 0,7 Cu : 0,3 - 0,9 autres éléments < 1 chacun et < 2 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à une dureté de plus de 125 Brinell.
1o De préférence, l'alliage contient de 0,5 à 0,7% Mg et de 0,3 à 0,9% Cu.
Dans le cas où le procédé de moulage peut tolérer des alliages avec une plus grande tendance à la retassure, comme par exemple la coulée sous pression, le «
squeeze casting », la coulée suivie d'une compaction isostatique à chaud, le moulage à
l'état semi-solide (thixomoulage ou rhéomoulage), le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, et le moulage à modèles évaporatifs perdus (lost foam) sous pression isostatique , la composition de l'alliage comprend de 2 à 7% Si.
L'invention a également pour objet une pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) Si : 2 - 6 Mg : 0,3 - 0,7 Fe < 0,20 autres éléments < 0,3 chacun et < 1 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à un indice de qualité Q = Rm + 150 log A > 485 MPa.
Description des figures La figure unique représente, pour des alliages AISi à 7% de silicium contenant respectivement 0,45% et 0,9% de cuivre, la variation de dureté HB en fonction de la durée de revenu en heures, pour 3 températures de revenu : 170°C, 180°C et 190°C.
Description de l'invention L'invention repose sur la constatation qu'une addition de cuivre, à une teneur comprise entre 0,3 et 0,9%, à un alliage AISiMg , non seulement est acceptable en ce qui concerne la résistance à la corrosion sous contrainte, mais conduit également, dans des conditions particulières de revenu, à une amélioration de la limite 4 PCT / FRO1 / 03966 Subject of the invention The subject of the invention is a security part with high mechanical strength and good ductility, molded from Al-Si alloy of composition (% by weight) If: 2 - 11 Mg: 0.3 - 0.7 Cu: 0.3 - 0.9 other elements <1 each and <2 in total, aluminum remains, and heat treated by dissolving, quenching and tempering leading to a hardness of more than 125 Brinell.
1o Preferably, the alloy contains from 0.5 to 0.7% Mg and from 0.3 to 0.9% Cu.
In the case where the molding process can tolerate alloys with more big tendency to shrink, such as die casting, the "
squeeze casting ", casting followed by hot isostatic compaction, the state semi-solid (thixomoulding or rheomolding), molding followed by forging or a forging, and molding with lost evaporative models (lost foam) pressure isostatic, the composition of the alloy comprises from 2 to 7% Si.
The invention also relates to a high-resistance security piece mechanical and good ductility, molded from Al-Si alloy of composition (%
weight) If: 2 - 6 Mg: 0.3 - 0.7 Fe <0.20 other elements <0.3 each and <1 at total, aluminum remains, and heat treated by dissolving, quenching and tempering leading to a quality index Q = Rm + 150 log A> 485 MPa.
Description of the figures The single figure represents, for AISi alloys containing 7% of silicon 0.45% and 0.9% copper respectively, the HB hardness variation depending of the tempering time in hours, for 3 tempering temperatures: 170 ° C, 180 ° C and 190 ° C.
Description of the invention The invention is based on the observation that an addition of copper, at a content between 0.3 and 0.9%, to an AISiMg alloy, not only is acceptable in this which concerns resistance to stress corrosion, but leads also, under special income conditions, an improvement in the limit

5 d'élasticité et de la résistance à la rupture sans détérioration de l'allongement par rapport à l'alliage de même composition sans cuivre.
Si on compare un alliage classique du type AISi7Mg0,6 au même alliage avec 0,45%
de cuivre, au même état T6 obtenu par un revenu de 6 h à 160°C, on constate, pour l'alliage au cuivre, une absence de variation de la limite d'élasticité, une légère 1o augmentation de l'allongement, une légère diminution de la dureté HB, qui passe de 119 à 114, et surtout une dégradation importante de la résistance à la corrosion sous contrainte, mesurée selon la norme ASTM G49. Par contre, si au lieu du revenu classique de 6 h à 160°C, on effectue par exemple un revenu de 16 h à
170°C, conduisant à une dureté de la pièce traitée de l'ordre de 130 HB, on constate que, pour l'alliage au cuivre, la limite d'élasticité augmente (de 309 à 320 MPa), et, de manière surprenante, sans aucune dégradation de l'allongement, ni surtout de la résistance à la corrosion sous contrainte.
L'invention s'applique à tous les alliages AISiMgCu contenant (en poids) de 2 à 11%
de silicium, de 0,3 à 0,7% de magnésium et de 0,3 à 0,9% de cuivre, les autres 2o éléments d'addition ou impuretés n'excédant pas 1% chacun et 2% au total.
De préférence, la teneur en magnêsium est comprise entre 0,5 et 0,7%, et celle en cuivre entre 0,3 et 0,6%. L'alliage peut contenir avantageusement de 0,05 à 0,3% de titane dans un but d' affinage, et un ou plusieurs éléments modificateurs ou affinants de l'eutectique, tels que le sodium (entre 0,001 et 0, 020%), le strontium (entre 0,004 et 0,050%) ou l'antimoine (entre 0,03 et 0,3%).
La teneur en fer est maintenue, de préférence, en dessous de 0,15%, ou, encore mieux, en dessous de 0,12%, de manière à éviter la formation de phases au fer défavorables à l' allongement.
Dans Ie cas oû on utilise un procédé de moulage tolérant mieux les alliages ayant une 3o plus grande tendance à la retassure, on peut encore améliorer le compromis entre les propriétés recherchées. Ces procédés de moulage, qui se sont développés récemment, sont notamment le moulage à l'état semi-solide (thixomoulage ou rhéomoulage), le 5 elasticity and breaking strength without deterioration of elongation by compared to the alloy of the same composition without copper.
If we compare a classic alloy of the type AISi7Mg0,6 to the same alloy with 0.45%
of copper, in the same state T6 obtained by an income of 6 h at 160 ° C, we finds, for copper alloy, no variation in the yield strength, a light 1o increase in elongation, a slight decrease in HB hardness, which goes from 119 to 114, and above all a significant deterioration in resistance to corrosion under stress, measured according to standard ASTM G49. However, if instead of income classic 6 hrs at 160 ° C, for example a tempering of 16 hrs at 170 ° C, leading to a hardness of the treated part of the order of 130 HB, we see than, for the copper alloy, the elastic limit increases (from 309 to 320 MPa), and of surprisingly, without any degradation of the elongation, nor especially of the resistance to stress corrosion.
The invention applies to all AISiMgCu alloys containing (by weight) of 2 at 11%
silicon, 0.3-0.7% magnesium and 0.3-0.9% copper, the others 2o additives or impurities not exceeding 1% each and 2% in total.
Of preferably, the magnesium content is between 0.5 and 0.7%, and that in copper between 0.3 and 0.6%. The alloy can advantageously contain from 0.05 to 0.3% of titanium for the purpose of refining, and one or more modifying elements or refiners of eutectics, such as sodium (between 0.001 and 0.020%), strontium (between 0.004 and 0.050%) or antimony (between 0.03 and 0.3%).
The iron content is preferably kept below 0.15% or, alternatively, better, below 0.12%, so as to avoid the formation of iron phases unfavorable to elongation.
In the case where a molding process better tolerating the alloys is used having a 3o greater tendency to shrinkage, we can further improve the compromise between the desired properties. These molding processes, which have developed recently, are in particular semi-solid molding (thixomolding or rheomolding), the

6 squeeze casting, le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, le moulage à
modèles ëvaporatifs perdus (« lost foam ») sous pression isostatique, la coulée sous pression sous vide, et le moulage suivi d'une compaction isostatique à chaud (HIP).
Dans ces cas, il est possible d'abaisser sensiblement la teneur en silicium en dessous de 7%, sans altérer la santé des pièces produites, ce qui conduit à une amélioration notable de la ductilité. L'abaissement de la teneur en silicium peut aller jusqu'à 2%, et son ampleur dépend des paramètres de coulée ; il n'est limité que par l'aptitude à la coulée, le comportement à la retassure et la criquabilité.
Lorsqu'on utilise des alliages selon l'invention avec une teneur en silicium comprise 1 o entre 7 et 11 %, et le revenu selon l' invention, par exemple pour la fabrication de pièces minces nécessitant une bonne coulabilitë, on peut éviter la perte de ductilité
induite par la teneur élevée en silicium en utilisant un procédé de moulage avec une vitesse de solidification élevée, conduisant à un espacement de bras de dendrites infërieur à 20 ~.m, comme le squeeze casting, la coulée sous pression sous vide, le thixomoulage ou le rhéomoulage.
Le degré de durcissement structural conduisant à une dureté HB de plus de 125 est obtenu par un revenu dans le domaine de température 170 - 190°C, d'une durée comprise entre 4 h et 20 h, la durée décroissant lorsque la température croît, comme le montre la figure où sont reprësentées, en fonction du temps, les duretés obtenues à
2o des températures respectives de I70, 180 et 190°C, pour un alliage à 6 squeeze casting, molding followed by forging or forging, molding at lost evaporative models under isostatic pressure, the pouring under vacuum pressure, and molding followed by hot isostatic compaction (HIP).
In these cases, it is possible to lower the silicon content significantly.
below by 7%, without affecting the health of the parts produced, which leads to improvement notable ductility. The lowering of the silicon content can go up to 2%, and its magnitude depends on the casting parameters; it is only limited by fitness for casting, shrinkage behavior and crackability.
When using alloys according to the invention with a silicon content range 1 o between 7 and 11%, and the income according to the invention, for example for the manufacture of thin parts requiring good flowability, we can avoid the loss of ductility induced by high silicon content using a molding process with a high solidification speed, leading to arm spacing of dendrites below 20 ~ .m, such as squeeze casting, die casting under empty the thixomoulding or rheomolding.
The degree of structural hardening leading to an HB hardness of more than 125 East obtained by tempering in the temperature range 170 - 190 ° C, a duration between 4 a.m. and 8 p.m., the duration decreasing when the temperature increases, as shows the figure where the hardnesses are represented, as a function of time obtained at 2o respective temperatures of I70, 180 and 190 ° C, for an alloy with

7% de silicium contenant 0,45 ou 0,9% de cuivre.
L'invention concerne également l'utilisation, pour le même type de pièces de sécurité, d'un alliage à basse teneur en silicium, comprise entre 2 et 6%, contenant de 0,3 à 0,7% de magnésium et moins de 0,20% de fer, les autres éléments d'addition et impuretés n'excëdant pas 0,3% chacun et 1% au total. La teneur en magnésium est, de préférence, comprise entre 0,45 et 0,65%. La teneur en fer est maintenue de préfërence en dessous de 0,15%, et encore mieux en dessous de 0,12%. L'alliage peut contenir de 0,05 à 0,30% de titane dans un but d'affinage, ainsi qu'un ou plusieurs élëments modificateurs ou affinants de l'eutectique, tels que le sodium à une teneur 3o comprise entre 0,01 et 0,20%, le strontium entre 0,004 et 0,050% ou l'antimoine entre 0,03 et 0,3%.

Les pièces moulées en un tel alliage présentent, lorsqu'elles sont traitées à
l'état T6, une résistance à la rupture au moins égale à celle de l'alliage équivalent à
7% de silicium, et un allongement supérieur, ce qui leur confère un indice de qualité Q
nettement supérieur, de l'ordre de 515 MPa, au lieu de 480 à 485 MPa. Cet indice de qualité Q ~ Rm + 150 log A a été défini dans l'article de M. Drouzy, S. Jacob et M.
Richard du Centre Technique des Industries de la Fonderie « Le diagramme charge de rupture allongement des alliages d'aluminium. L'indice de qualité.
Application aux A-S7G. », Fonderie, n° 355, avril 1976, pp. 139-147. Cet indice est un bon indicateur de la performance mécanique globale de ce type d'alliages.
1o Exemples Exemple 1 On a coulé sous forme d'éprouvettes coquille de diamètre 18 mm selon la norme NF
A 57-702 les 3 alliages A, B et C de composition (en % en poids) indiquée au tableau l, qui ne diffèrent, pour l'essentiel, que par leur teneur en cuivre.
Tableau 1 Alliage Si Fe Cu Mg Ti A 6,95 0,12 0,01 0,60 0,12 B 6,85 0,13 0,47 0,58 0,13 C 6,87 0,13 0,94 0,59 0,13 Après coulée, les éprouvettes sont soumises à une compaction isostatique à
chaud destinée à éliminer toute microporosité, cette compaction étant représentative des divers procëdés de moulage comportant une phase de compaction sous haute pression pendant la solidification, comme la coulée sous pression, le squeeze casting, le thixomoulage, le rhéomoulage ou le moulage à modèles perdus évaporatifs sous pression isostatique, ou après la solidification, comme le moulage-matriçage. 7% silicon containing 0.45 or 0.9% copper.
The invention also relates to the use, for the same type of parts of safety, of an alloy with a low silicon content, between 2 and 6%, containing 0.3 to 0.7% magnesium and less than 0.20% iron, the other elements addition and impurities not exceeding 0.3% each and 1% in total. The magnesium content East, preferably between 0.45 and 0.65%. The iron content is maintained by preferably below 0.15%, and even better below 0.12%. The alloy can contain 0.05 to 0.30% titanium for refining purposes, as well as one or more many eutectic modifying or refining elements, such as sodium at a content 3o between 0.01 and 0.20%, strontium between 0.004 and 0.050% or the antimony between 0.03 and 0.3%.

The parts molded from such an alloy exhibit, when they are treated state T6, a breaking strength at least equal to that of the alloy equivalent to 7% of silicon, and a higher elongation, which gives them an index of quality Q
significantly higher, of the order of 515 MPa, instead of 480 to 485 MPa. This index of quality Q ~ Rm + 150 log A was defined in the article by M. Drouzy, S. Jacob and M.
Richard from the Foundry Industries Technical Center "The diagram charge of breaking elongation of aluminum alloys. The quality index.
Application to A-S7G. », Foundry, n ° 355, April 1976, pp. 139-147. This index is A voucher indicator of the overall mechanical performance of this type of alloy.
1o Examples Example 1 We poured in the form of shell test tubes with a diameter of 18 mm according to the standard NF
At 57-702 the 3 alloys A, B and C of composition (in% by weight) indicated in board l, which differ essentially only in their copper content.
Table 1 Alloy Si Fe Cu Mg Ti A 6.95 0.12 0.01 0.60 0.12 B 6.85 0.13 0.47 0.58 0.13 C 6.87 0.13 0.94 0.59 0.13 After casting, the test pieces are subjected to isostatic compaction at hot intended to eliminate any microporosity, this compaction being representative of the various molding processes including a high compaction phase pressure during solidification, such as die casting, squeeze casting, Thixomoulding, rheomolding or evaporative lost model molding under isostatic pressure, or after solidification, such as die-forging.

8 Les éprouvettes ont été ensuite mises en solution avec des paliers préliminaires destinés à remettre en solution les eutectiques contenant du cuivre, et un palier principal d'homogénéisation et de globulisation du silicium eutectique de 16 h à
530°C. Elles sont ensuite trempées à l'eau et soumises aux traitements de revenu indiqués au tableau 2. Le revenu de 6 h à 160°C est conforme à l'art antérieur, les revenus de 10 h et 16 h à 170°C sont conformes à l'invention.
Le tableau 2 indique les caractéristiques mécaniques statiques des éprouvettes traitées - résistance à la rupture Rm (en MPa) 1o - limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rpo,2 (en MPa) - allongement à la rupture A (en %) - dureté Brinell (HB) On indique également l'indice de qualité Q = Rm + 150 log A.
Tableau 2 Alliage Revenu Rm Rpp 2 A HB Q

A 6h-160 319 243 12,8 119 485 A 10h-170 343 304 8,3 124 480 A 16h-170 341 309 7,8 125 474 B 6h-I60 345 246 I4,2 1I4 518 B 16h-170 374 320 8,3 128 512 C 6h-160 361 244 15,7 115 540 C 16h-170 388 320 9,1 131 532 On constate que, pour les alliages au cuivre B et C, la résistance à la rupture Rm et la limite élastique Rpo,2 augmentent par rapport à l'alliage A avec le revenu selon l'invention, alors que Rpo,2 est pratiquement inchangée avec le revenu de l'art antérieur. Avec le revenu selon l'invention, l'allongement, contrairement à ce qu'on aurait pu attendre, ne diminue pas, et augmente même légérement avec la teneur en cuivre, ce qui, compte tenu de l'augmentation de Rm améliore substantiellement l'indice de qualité Q. 8 The test pieces were then dissolved with bearings preliminaries intended to re-dissolve eutectics containing copper, and a bearing main homogenization and globulization of eutectic silicon of 16 h at 530 ° C. They are then soaked in water and subjected to treatments income shown in Table 2. The 6 hour tempering at 160 ° C is in accordance with art previous revenues from 10 a.m. and 4 p.m. at 170 ° C. are in accordance with the invention.
Table 2 shows the static mechanical characteristics of the test pieces treated - breaking strength Rm (in MPa) 1o - conventional elastic limit at 0.2% elongation Rpo, 2 (in MPa) - elongation at break A (in%) - Brinell hardness (HB) The quality index Q = Rm + 150 log A is also indicated.
Table 2 Income alloy Rm Rpp 2 A HB Q

At 6 a.m.-160 319 243 12.8 119 485 At 10 a.m.-170 343 304 8.3 124 480 At 4 p.m.-170 341 309 7.8 125 474 B 6h-I60 345 246 I4.2 1I4 518 B 16h-170 374 320 8.3 128 512 C 6h-160 361 244 15.7 115 540 C 4 p.m.-170 388 320 9.1 131 532 It can be seen that, for copper alloys B and C, the resistance to rupture Rm and the elastic limit Rpo, 2 increase with respect to alloy A with income according to the invention, while Rpo, 2 is practically unchanged with the income of art prior. With the income according to the invention, the elongation, unlike this that we could have waited, does not decrease, and even increases slightly with the content in copper, which, given the increase in Rm substantially improves the quality index Q.

9 A partir des mêmes éprouvettes d'alliage B et C, on a usiné des éprouvettes plates d'ëpaisseur 2 mm qu'on a soumises à l'essai de corrosion sous contrainte par immersion-émersion dans l'eau de mer artificielle suivant la norme ASTM G49, avec des contraintes égales à 75% de la limite d'élasticité mentionnée au tableau 2. Les résultats sont repris au tableau 3 Tableau 3 Teneur en Cu Revenu Rupture des prouvettes 0,45% 6 h -160C 100% rompent entre 5 et llj 0,45% 16 h -170C 100% rsistent plus de 60 j 0,90% 6 h -160C 100% rompent entre 5 et 7j 0,90% 16 h - 170C 75% rsistent > 60j, 25%
rompent entre 15 et 60 j 1o On constate que le revenu selon l'invention améliore très nettement la résistance à la corrosion sous contrainte par rapport au revenu T6.
Exemple 2 On a préparé, dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, des éprouvettes en 3 alliages D, E et F à 4% de silicium, dont la composition (% en poids) est indiquée au tableau 4 Tableau 4 Alliage Si Fe Cu Mg Ti D 4,0 0,11 0,03 0,63 0,13 E 3,9 0,08 0,44 0,63 0,13 F ~ 4,1 ~ 0,09 ~ 0,85 ~ 0,64 ~ 0,13 On a mesuré, après différents revenus, les mêmes paramètres que dans l'exemple 1, qui sont indiqués au tableau 5 Tableau 5 Alliage Revenu R", Rpp,2 A HB Q

D 6h/160C 342 266 15,0 119 518 D lOh/170C358 309 11,2 124 515 E 16h1170C378 322 11,6 132 538 F 16h/170C388 319 9,3 132 533 On constate tout d'abord que l'alliage D sans cuivre à 4% de silicium présente, par rapport à l'alliage A de l'exemple 1 à 7% de silicium, et quel que soit le revenu pratiqué, une résistance mécanique et un allongement supérieurs, et donc un indice de 1o qualité substantiellement amélioré.
On constate ensuite qu'avec les alliages au cuivre et le revenu selon l'invention, on améliore à la fois, par rapport à l'alliage sans cuivre, la résistance à la rupture, la limite élastique et l'indice de qualité, du fait que l'allongement, contrairement à ce qu'on aurait pu attendre, ne diminue pas, et même augmente légèrement.
Exemple 3 On a remplacé les alliages E et F de l'exemple 2 par des alliages E' et F', de même composition à l' exception du fer, leur teneur en fer étant portée respectivement à 0,18 2o et 0,16%. Avec le même traitement thermique comportant un revenu de 16 h à
170°C, on obtient des allongements A respectifs de 7,5% et 6,8%, soit une baisse respective de 35% et 27%. 9 From the same alloy test pieces B and C, test pieces were machined flat 2 mm thick which was subjected to the stress stress corrosion test immersion-emersion in artificial seawater according to ASTM G49, with stresses equal to 75% of the elastic limit mentioned in the table 2. The results are shown in Table 3 Table 3 Cu content Revenue Ruptured specimens 0.45% 6 h -160C 100% break between 5 and LLJ

0.45% 4 p.m. -170C 100% resist more 60 days 0.90% 6 h -160C 100% break between 5 and 7d 0.90% 4 p.m. - 170C 75% resist> 60d, 25%
break between 15 and 60 d 1o It can be seen that the income according to the invention very clearly improves the resistance to stress corrosion compared to T6 tempering.
Example 2 Test tubes were prepared, under the same conditions as in Example 1 in 3 alloys D, E and F with 4% silicon, the composition of which (% by weight) is indicated at table 4 Table 4 Alloy Si Fe Cu Mg Ti D 4.0 0.11 0.03 0.63 0.13 E 3.9 0.08 0.44 0.63 0.13 F ~ 4.1 ~ 0.09 ~ 0.85 ~ 0.64 ~ 0.13 We measured, after different incomes, the same parameters as in the example which are shown in Table 5 Table 5 Alloy Income R ", Rpp, 2 A HB Q

D 6h / 160C 342 266 15.0 119 518 D lOh / 170C358 309 11.2 124 515 E 4:11 p.m. C378 322 11.6 132,538 F 4 p.m. / 170C388 319 9.3 132 533 First of all, it can be seen that the copper-free alloy D with 4% silicon presented by compared to alloy A of Example 1 at 7% silicon, and whatever the returned practiced, higher mechanical strength and elongation, and therefore a index of 1o substantially improved quality.
We then observe that with copper alloys and the income according to the invention we improves at the same time, compared to the copper-free alloy, the resistance to rupture, the elastic limit and the quality index, because the elongation, unlike this that one might have expected, does not decrease, and even increases slightly.
Example 3 The alloys E and F of Example 2 were replaced by alloys E 'and F', of even composition with the exception of iron, their iron content being increased 0.18 respectively 2o and 0.16%. With the same heat treatment with an income of 16 h at 170 ° C, respective elongations A of 7.5% and 6.8% are obtained, i.e.
a decrease 35% and 27% respectively.

Claims

Revendications Claims

1. Pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids):
Si: 2 - 11 Mg : 0,3 - 0,7 Cu : 0,3 - 0,9 Fe < 0,15 autres éléments < 1 chacun et < 2 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à
une dureté de plus de 125 Brinell. 1. Safety part with high mechanical strength and good ductility, molded Al-Si alloy of composition (% by weight):
Si: 2 - 11 Mg: 0.3 - 0.7 Cu: 0.3 - 0.9 Fe < 0.15 other elements < 1 each and < 2 in total, rest aluminum, and heat treated by solution treatment, quenching and tempering drive to a hardness of more than 125 Brinell.

2. Pièce de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en Mg est comprise entre 0,5 et 0,7%. 2. Security part according to claim 1, characterized in that the Mg content is between 0.5 and 0.7%.

3. Pièce de sécurité selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en Cu est comprise entre 0,3 et 0,6%. 3. Security part according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the content of Cu is between 0.3 and 0.6%.

4. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle contient de 0,05 à 0,3% Ti. 4. Security part according to one of claims 1 to 3, characterized in that that it contains from 0.05 to 0.3% Ti.

5. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle contient moins de 0,12% de fer. 5. Security part according to one of claims 1 to 4, characterized in that that it contains less than 0.12% iron.

6. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle contient au moins un élément modificateur ou affinant de l'eutectique, tel que le sodium (entre 0,001 et 0,020%), le strontium (entre 0,004 et 0,0050%) et l'antimoine (entre 0,03 et 0,30%). 6. Security part according to one of claims 1 to 5, characterized in that that it contains at least one modifier or refiner of the eutectic, such as sodium (between 0.001 and 0.020%), strontium (between 0.004 and 0.0050%) and antimony (between 0.03 and 0.30%).

7. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la teneur en Si est comprise entre 2 et 7%. 7. Security part according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the content of If is between 2 and 7%.

8. Pièce de sécurité selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle est moulée à l'aide d'un procédé de moulage appartenant au groupe: le moulage à l'état semi-solide (thixomoulage), le squeeze casting, le moulage suivi d'un forgeage ou d'un matriçage, le moulage à modèles évaporatifs perdus sous pression isostatique, la coulée sous pression sous vide, et le moulage suivi d'une compaction isostatique à chaud (HIP). 8. Security part according to claim 7, characterized in that it is molded using of a casting process belonging to the group: semi-solid state casting (thixocasting), squeeze casting, casting followed by forging or matrixing, the molding with evaporative models lost under isostatic pressure, casting under pressure under vacuum, and molding followed by hot isostatic pressing (HIP).

9. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la teneur en Si est comprise entre 7 et 11%. 9. Security part according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the content of If is between 7 and 11%.

10. Pièce de sécurité selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est moulée à l'aide d'un procédé de moulage avec une vitesse de solidification élevée, conduisant à un espacement de bras de dendrites inférieur à 20 µm. 10. Security part according to claim 9, characterized in that it is molded using of a molding process with a high solidification rate, leading has a dendrite arm spacing less than 20 µm.

11. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le revenu est effectué à une température comprise entre 170 et 190°C pendant une durée de 4 à 20 h. 11. Security part according to one of claims 1 to 10, characterized in what the income is carried out at a temperature between 170 and 190°C for a duration from 4 to 20 hours.

12. Pièce de sécurité à haute résistance mécanique et bonne ductilité, moulée en alliage Al-Si de composition (% en poids) Si : 2 ~ 6 Mg : 0,3 - 0,7 Fe < 0,20 autres éléments < 0,3 chacun et < 1 au total, reste aluminium, et traitée thermiquement par une mise en solution, une trempe et un revenu conduisant à
un indice de qualité Q = R m + 150 log A > 485 MPa. 12. Safety part with high mechanical strength and good ductility, molded Al-Si alloy of composition (% by weight) Si: 2 ~ 6 Mg: 0.3 - 0.7 Fe < 0.20 other elements < 0.3 each and < 1 au total, rest aluminum, and heat treated by solution treatment, quenching and tempering drive to a quality index Q = R m + 150 log A > 485 MPa.

13. Pièce de sécurité selon la revendication 12, caractérisée en ce que la teneur en Mg est comprise entre 0,45 et 0,65%. 13. Security part according to claim 12, characterized in that the Mg content is between 0.45 and 0.65%.

14. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce qu'elle contient de 0,05 à 0,3% Ti. 14. Security part according to one of claims 12 or 13, characterized in it contains 0.05 to 0.3% Ti.

15. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce qu'elle contient moins de 0,15%, et de préférence moins de 0,12%, de fer. 15. Security part according to one of claims 12 to 14, characterized in what it contains less than 0.15%, and preferably less than 0.12%, of iron.

16. Pièce de sécurité selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce qu'elle contient au moins un élément modificateur ou affinant de l'eutectique, tel que le sodium (entre 0.001 et 0,020%), le strontium (entre 0,004 et 0,050%) et l'antimoine (entre 0,03 et 0,30%). 16. Security part according to one of claims 12 to 15, characterized in what it contains at least one modifier or refiner of the eutectic, such as sodium (between 0.001 and 0.020%), strontium (between 0.004 and 0.050%) and antimony (between 0.03 and 0.30%).