FR2923493A1 - Alliages de fonderie d'al - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un alliage de fonderie d'aluminium doté de propriétés mécaniques améliorées par la présence de Cr.

Description

La présente invention concerne des alliages de fonderie d'aluminium, en particulier pour des applications concernant des véhicules. On utilise à cet effet en général des alliages Al sous-eutectiques ayant une teneur en Si comprise entre 7 et 12 % en poids. On utilise souvent dans le coulage en coquille par pesanteur l'alliage AlSillMg, dans le coulage en coquille basse pression, l'alliage AlSi7Mg.

Les alliages AlSiMg, pauvres en Si, qui se caractérisent, par opposition aux alliages de fonderie AlSi courants suscités, par des propriétés mécaniques nettement améliorées, sont connus d'après le brevet WO 2007/025528 A2. À partir de cet état de la technique, l'objet fondamental de l'invention est d'améliorer les alliages d'Al pauvres en Si pour ce qui est de leurs propriétés mécaniques. On y parvient, selon l'invention, grâce à un 20 alliage de fonderie d'Al, qui contient au moins cinq des constituants énumérés à la suite Si: 2,5 à 3, 3, de préférence, de 2,7 à 3,1 % en poids Mg: 0,2 à 0,7, de préférence, de 0,3 à 0,6 % en poids Fe: < 0,18, de préférence, de 0,05 à 0,16 % en poids 25 Mn: < 0,5, de préférence, de 0,05 à 0,4 % en poids Ti: < 0,1, de préférence, de 0,01 à 0,08 % en poids Sr: < 0,03, de préférence, de 0,01 à 0,03 % en poids divers: < 0,1% en poids et en outre du Cr, dans une quantité accroissant la résistance de l'alliage en tant que constituant d'alliage supplémentaire, le tout étant complété, à chaque fois, à 100 % en poids à l'aide d'Al. On y parvient, selon l'invention, grâce à un 5 alliage de fonderie d'Al, qui contient au moins cinq des constituants énumérés à la suite Si: 2,5 à 3,3, de préférence, de 2,7 à 3,1 en poids Mg: 0,2 à 0,7, de préférence, de 0,3 à 0,6 en poids Fe: < 0,18, de préférence, de 0, 05 à 0,16 en poids 10 Mn: < 0,5, de préférence, de 0,05 à 0,4 en poids Ti: < 0,1, de préférence, de 0,01 à 0,08 en poids Sr: < 0,03, de préférence, de 0,01 à 0,03 en poids Cr: 0,3 à 1,3, de préférence, de 0,4 à 1,0, en particulier, de préférence, de 0,5 à 0,8 % en 15 poids divers: < 0,1% en poids et cela avec complément, à chaque fois, à 100 % en poids à l'aide d'Al. Un alliage de fonderie d'Al de ce genre est, 20 par rapport à l'état de la technique, plus résistant, plus tenace et plus ductile. L'ajout préféré par alliage de Cr dans l'ordre de grandeur cité conduit à une amélioration supplémentaire significative des propriétés mécaniques, 25 qui se fait remarquer déjà à l'état brut de coulée, en particulier toutefois après le recuit en solution et, le cas échéant, après le durcissement par précipitation. Il s'est avéré, en particulier que, grâce à des ajouts de chrome de ce genre, on peut convertir les précipitations non souhaitées de fer, déjà à l'état brut de coulée, en une morphologie plus favorable. Pour les applications pour châssis/trains de roulement, en particulier pour les pièces portant les roues, il en résulte ainsi des valeurs caractéristiques mécaniques globalement plus élevées. Les alliages selon l'invention peuvent contenir des impuretés conditionnées par le processus de fabrication, par exemple, Pb, Ni, Zn etc., comme le sait en général l'homme de métier. Une configuration avantageuse de l'invention prévoit que l'alliage contienne, en tant que composant d'alliage supplémentaire, en sus, du CuNi grâce à un ajout par alliage simultané. Il s'est avéré que des ajouts de cuivre ou de nickel à eux seuls ne conduisent à aucune amélioration signi-ficative des propriétés mécaniques. L'ajout par alliage simultané de cuivre et de nickel ouvre toutefois de nouvelles possibilités pour l'application de l'alliage, en particulier dans le domaine hors du secteur des trains de roulement pour des pièces sollicitées en termes de température, de préférence, pour des applications à des pièces proches du moteur. Les alliages selon l'invention présentent, par rapport aux alliages de fonderie d'Al connus, un rapport amélioré résistance-dilatation. En tant que procédé de fabrication de pièces d'oeuvre, de pièces détachées ou de composants, par exemple, en particulier pour trains de roulement de véhicules poids lourds en alliage de fonderie selon l'invention est approprié en principe le procédé de coulée en moule permanent. En raison des très bonnes propriétés mécaniques dans les cas de pièces d'oeuvre, de pièces détachées ou de composants fortement sollicité(e)s, sont appropriés, en particulier, en tant que procédés de fabrication, le coulage en coquille par pesanteur et le coulage en coquille basse pression.

En particulier dans le cas de procédés de coulée à assistance pression, par exemple, du procédé de coulée basse pression-contre pression (procédé CPC), du procédé coulée semi-solide ainsi que d'autres procédés de coulée à assistance pression comme la coulée 'Squeeze-Casting', le forgeage en coulée (Cobapress) le coulage au sable basse pression automatisé en installations de moulage, il résulte de la bonne structure brut de coulée de meilleures propriétés technologiques du point de vue mécanique. On préfère tout particulièrement ici le procédé de coulage en coquille à contre pression (procédé CPC). Il peut en outre être avantageux que l'alliage soit à grains fins. On ajoute à cet effet à l'alliage ce que l'on appelle des agents affineurs de grains. L'affinage des grains est un traitement de la masse fondue, étant donné que, sous le terme d'"affinage de grains" il faut entendre une augmentation artificielle du nombre de germes (cristal- lins) dans la masse fondue, qui est causée par l'introduction et la distribution de germes étrangers. On parvient ainsi, en particulier, à une meilleure capacité d'alimentation grâce à une meilleure alimentation de masse, à une capacité de remplissage des moules et d'écoulement améliorée, à une diminution de la susceptibilité à la formation de pores et de la tendance à la formation de fissures à chaud et à une ductilité ainsi accrue ainsi qu'à une meilleure texture superficielle de l'alliage de fonderie. Pour obtenir les avantages susmentionnés et même les perfectionner, il est avantageux de sou-mettre les pièces coulées à un traitement thermique, en particulier avec les paramètres suivants: Recuit de mise 490 à 540°C pendant une durée de 1 en solution heure à 10 heures Revenu 150 à 200°C pendant une durée de 1 heure à 10 heures Pour certains cas d'application, il peut cependant également être avantageux d'effectuer simple- ment un traitement de revenu à une étape, connu en général en tant que, par exemple, traitement T4, T5 ou O. Une augmentation de la résistance des pièces de coulée peut être atteinte d'une manière avantageuse par une trempe des pièces de coulée encore chaudes dans l'eau au lieu d'un refroidissement plus lent à l'air. Outre les avantages déjà cités que les pièces faites de l'alliage selon l'invention présentent, s'ajoute encore le fait que, en raison des consti-tuants d'alliage manquants Cu et Zn, la résistance à la corrosion est nettement accrue. Le produit est aussi relativement économique, parce que l'on n'utilise aucun additif d'alliage qui renchérit ce dernier, comme, par exemple, des métaux SE, parce que l'on peut utiliser le traitement usuel de la masse fondue et parce qu'aucun effort particulier en vue de la séparation de la circulation n'est requis. On n'utilise également, de préférence, pour des raisons de coûts, aucun Ag en tant que constituant d'alliage.

Est aussi present un rapport résistance-dilatation remarquable pour une capacité de coulée de première qualité. La capacité de coulée rend possible la coulée d'une pièce de coulée exempte de grands défauts, connus sous le terme de retassures, d'une part, la microstructure étant influencée, d'autre part, de manière positive de telle sorte que le nombre des entailles internes, qui diminuent la dilatation à la rupture, soit maintenue aussi bas que possible.

Le pouvoir de remplissage des moules s'améliore également en cas de la présence selon l'invention de Cr. L'invention se rapporte en outre à l'utilisa- tion des alliages de fonderie d'Al selon l'une quelconque des revendications précédentes pour des pièces d'oeuvre, des pièces détachées ou des pièces pour, par exemple, des trains de roulements de véhicules poids lourds. L'alliage selon l'invention s'est avéré particulièrement approprié, en particu- lier, aux composants plus fortement sollicités, comme les porte-roues ou les paliers d'articu- lation. En tant que procédé préféré en vue de la fabrication de composants plus fortement sollicités de ce genre, on utilise le procédé de coulage en coquille basse pression-contre pression (procédé CPC).

E X E M P L E En vue de la détermination des propriétés mécaniques de l'alliage AlSi3Mg0,6Cr0,7, on coule ce que l'on appelle une "tige de traction française" selon la norme DIN 50125 dans ce que l'on appelle la "coquille française" dans le cadre du procédé de coulage en coquille par pesanteur. A lieu ensuite d'un traitement thermique T6, l'attaque de coulée et la masselotte n'étant séparés qu'après le traitement thermique, pour contrer un retard d'échan- tillon éventuel. On détermine les propriétés mécaniques résistance à la traction RM, limite d'étirage Rp0,2 et dilatation à la rupture A5 conformément à la norme DIN 10002.

Après un traitement thermique T6, on peut constater une augmentation de la dilatation à la rupture de 3 qui se produit en parallèle avec une augmentation de la résistance à la traction d'environ 37 MPa. La limite d'étirage présente, en l'occurrence, un niveau élevé constant. Base 285,5 203,0 8,5 AlSi3Mg0,6 Base+Cr 315,2 215,4 10,8 A1Si3Mg0,6Cr0,7

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Alliage de fonderie d'Al, caractérisé en ce qu'il contient du Cr à raison de 0,3 à 1, 3, de préférence de 0,4 à I, o et encore de préférence de 0,5 à 0,8 % en poids, et en ce qu'il contient au moins cinq des constituants d'alliage énumérés ci-après : Si: 2,5 à 3,3, de préférence de 2,7 à 3,1 % en poids Mg: 0,2 à 0,7, de préférence de 0,3 à 0,6 % en poids Fe: < 0,18, de préférence 0,05 à 0,16 % en poids Mn: < 0,5, de préférence de 0,05 à 0,4 % en poids Ti: < 0,1, de préférence de 0,01 à 0,08 % en poids Sr: < 0,03, de préférence 0,01 à 0,03 % en poids divers < 0,1% en poids et le complément à 100 % en poids étant obtenu à chaque fois à l'aide d'Al.

2. Alliage de fonderie d'Al selon la revendication 1, caractérisé en ce que du CuNi est contenu en sus en tant que constituant d'alliage supplémentaire par ajout d'alliage simultané, avec complément, à chaque fois jusqu'à 100 % en poids à l'aide d'Al.

3. Alliage de fonderie d'Al selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pièces qui en sont coulées subissent un recuit de mise en solution entre une température comprise entre 490 et 540°C pendant une période de 1 à 10 heures.

4. Alliage de fonderie d'Al selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces qui en sont coulées subissent un revenu entre une température comprise entre 150 et 200°C pendant une période de 1 à 10 heures.

5. Alliage de fonderie d'Al selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les alliages sont à grains fins.

6. Utilisation des alliages de fonderie d'Al selon l'une quelconque des revendications précédentes pour des pièces d'oeuvre, des pièces détachées ou des pièces pour, par exemple, des dispositifs de trains de véhicules poids lourds.