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" Perfectionnements à la coulée d'alliages d'aluminium , de magnésium ".
La. présente invention concerne un perfectionnement traitement thermique d'alliages d'aluminium et de magnés
Les alliages à base d'aluminium ont trouvé une larg application sous la forme de matériaux de construction 1
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que la légèreté est une considération primordiale et que iYIZG''4 j"\ résistaSoeélevée est d iinportainoe seoondaire.
Il to< f fois une demande croissante pour des alliages plus solide soient également résistants aux aotions oorrosives, Les @ ges d'aluminium et de magnésium oontenant environ 5 à 15 de magnésium répondent, oomme on l'a trouvé, à ces exiger à un degré exceptionnel vu qu'ils ont des limites d'élast té et des limites de fatigue extrêmement élevées, combinée @ une résistanoe remarquable à la corrosion* Bien que ces p priétés recommandent ces alliages pour de nombreuses appl tions,
on a rencontré une difficulté considérable à produ certains types de pièces coulées et à fabriquer des produ
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forgés.En particulier on a découvert que les alliages fondus s'oxydent facilement et que des pièces coulées non satisfai- santes étaient fréquemment obtenues.On peut remédier à cette situation,comme on l'a trouvé,par l'addition d'une petite quantité de calcium au métal fondu avant la coulée.La réduc- tion de l'oxydation du métal liquide sert également,comme on l'a observera augmenter sa fluidité et spécialement dans la production de pièces coulées de forme compliquée dans des moules permanents (coquilles)
.Les difficultés rencontrées dans la production d'articles au moyen des alliages mentionnés ont donc été résolues avec succès de l'avis des présents inven- teurs,par ce perfectionnement,
Pour de nombreuses applications,ces alliages à l'état brut de fonte ou à l'état travailla sont entièrement satisfai- sants pour ce qui concerne la solidité.D'autre part,certaines applications demandent la plus grande résistance mécanique pos- sible compatible avec le poids de la matière.Il a été déterminé que la résistance à la traction et à la limite d'élasticité d'alliages d'aluminium et de magnésium,coulés ou forgés,pou- vaient être sensiblement augmentées par le fait qu'on soumet les alliages à une température élevée pendant une période de temps,
suivie d'une trempe ou d'un refroidissement rapide de l'alliage aux températures ordinaires.L'amélioration est généralement obtenue par le chauffage de l'alliage à une tempé- rature comprise dans la zone d'environ 250 à 450 Cependant une période allant de quelques minutes jusqu'à plusieurs heures suivant la nature de l'article traité,et ensuite par un re- froidissement rapide à une température sensiblement plus basse.
On a rapidement observé toutefois que les alliages qui conte- naient du calcium ne répondaient pas aussi aisément au traite- ment thermique que ceux dépourvus de cet élément.Cet effet du calcium se manifestait par les valeurs moindres de résistan- ce mécanique de ces alliages ainsi que par une ductilité plus faible.Des essais faits pour diminuer cette action nuisible du calcium
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par une réduction de la quantitéemployée ont abouti si ment à diminuer l'influence avantageuse de l'élément st propriétés de coulée de l'alliage.Un compromis satisfais entre l'obtention de qualités de coulée améliorée et la duction de propriétés mécaniques maximum dans l'article thermiquement n'a pu être réalisé,
L'un des buts principaux de la présente invention e de produire de meilleures propriétés mécaniques dans des liages d'aluminium et de magnésium,traités thermiquement contiennent du calcium. Un autre but est d'obtenir ces pr tés mécaniques favorables sains affecter de façon désava geuse les qualités de coulée de l'alliage.Un autre but vention est d'obtenir le perfectionnement mentionna ci-d sans changer de façon importante les pratiques existante la fonderie en ce qui concerne la préparation et la coul de l'alliage.
L'invention est basée sur la constatation que la pr d'une petite quantité d'étain et/ou de plomb,dans des al ges d'aluminium et de magnésium contenant du calcium,con balance de manière satisfaisante l'effet nuisible de cet élément mentionné en dernier lieu sur la capacité de tra ment thermique de ces alliages.Il faut seulement une trè petite proportion de l'agent antagoniste pour vaincre 1' préjudiciable du calcium;
en général il suffit d'environ 0,01 à 1,25 % de plomb et/ou d'étain pour s'opposer à 1 d'environ 0,01 à 2 % du métal alcalino-terreux.Des allia, co/ntenant d'environ 5 à 15 % de magnésium sont le plus quemment traités par le calcium,mais cet élément est eff ce dans les alliages contenant plus ou moins que cette q de magnésium.L'addition de plomb et/ou d'étain ne dimin en aucune façon l'influence avantageuse du calcium sur 1 caractéristiques de coulée des alliages,ils peuvent être coulés sans difficulté dans le sable, dans des moules pe
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quide lorsqu'il vient en contact ave c les parois du moule ou avec l'atmosphère .
Dans l'application de la présente in- vention, les éléments plomb et étain constituent une catégorie de substances qui peuvent être substituées l'une à l'autre ou employées en combinaison , aveo sensiblement le même résultat.
Dans le cas où les deux éléments sont employés, la quantité totale ne doit pas dépasser aviron 1, 25 % .
Suivant des observations des présents inventeurs sur la structure interne d'alliages d'aluminium et de magnésium, certains changements se produisent aveo l'addition de calcium qui gênent considérablement la diffusion du magnésium dans toute la matrice d'aluminium lorsque l'alliage est soumis à un traitement thermique de solution. Les présents inventeurs pensent que le plomb et l'étain possèdent une plus grande affinité pour le calcium que le calcium pour le magnésium et 1. aluminium. En conséquence de cette différence d'affinité relative, le plomb et l'étain empêchent la formation de toute substance qui gêne la dissolution et la diffusion du magnésium sous l'influence de la chaleur.
Le degré de résistance obtenu dans un alliage d'aluminium et de magnésium traité thermiquement est déterminé par la mesure dans laquelle le magnésie est dissous; par conséquent toute gêne offerte à la dissolution de ce dernier élément tend à réduire la résistance de l'allia- ge. Que l'explication de la fagon de se comporter du plomb et de l'étain par rapport au calcium soit correcte ou non, le fait reste néanmoins que l'addition d'étain et/ou de plomb aux alliages indiqués ci-dessus améliore leurs propriétés mécaniques
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à 1état traité her.q iént, L'avantage dérivant de l'application de le-invention peut
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être plus clairement montré par comparaison d'alliages traités therrni:què4llellt aveo et -saris addition de plomb et d'étain.
Les alliages représentés au tableau I contiennent environ 10 % de magnésium et ont été coulés dans un moule de sable. Ils ont été dans la suite traités à chaud pendant 16 heures à 432 C et .trempa
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L'amélioration dans la capacité de traitement thermique alliages contenant du plomb et de l'étain apparaît immédiate par l'augmentation des valeurs de résistance à la traction e
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d'allongement,llaugmentation d'allongement est une caactéri tique particulièrement désirable vu que de nombreux alliages base d'aluminium,traités thermiquement,sont moins ductiles e conséquent plus susceptibles de rupture sous le choc.L'essai indique en outre que la présence de plomb et d'étain ne sert pas seulement à améliorer les propriétés mécaniques des alli lorsqu'ils sont traités thermiquement dans les mêmes conditi que les alliages ne contenant pas des agents antagonistes du calcium.mais encore que si on le désire,
la période de traite thermique peut être raccourcie et permet encore d'obtenir le propriétés trouvées dans l'alliage traité thermiquement qui contient pas de plomb ni d'étain.
L'effet avantageux du plomb et de l'étain est également évident dans des alliages contenant une plus grande proport: de calcium. Les alliages représentés au tableau II contienne: la même quantité de magnésium que. ceux énumérés au tableau : et ils ont également été produits et traités thermiquement les mêmes conditions,la différence pripcipale entre les deu: séries étant la teneur en calcium,
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Il est à remarquer que la présence de plomb ou d'étain combat l'influence du calcium à peu près dans la même mesure bien qu'une plus grande quantité de calcium ait été employée.
Il est également meilleur d'employer plus de plomb ou d'étain en même temps qu'une augmentation de la teneur en calcium de l'alliage.
Bien que l'invention soit effioaoe dans toutes les limites de teneurs en magnésium et en calcium mentionnées ci-dessus on a trouvé que l'addition de plomb et/ou d'étain est partiou- lièrement effioaoe dans les.limites de teneurs en magnésium habituellement employées pour les applications industrielles, savoir de 6 à 11% . La teneur en calcium de ces alliages doit être maintenue entre environ 0,01 et 0,5 %.
Les proportions préférées d'étain et de plomb se trouvent entre environ 0,25 et 0,75 % pour des alliages rentrant dans ces limites de teneurs en magnésium et en oaloium .La quantité d'agent antogoniste nécessaire dans un alliage particulier peut être facilement déterminée par un essai , mais en général la quantité varie avec la teneur en oaloium, une grande proportion de calcium néoessitant une quantité plus grande en oonoordanoe de plomb et/ou d'étain que dans des alliages ayant une faible teneur en calcium.
Des alliages fabriqués suivant la présente invention peuvent être composés de la manière habituellement pratiquée dans des fonderies. Il suffit d'observer les précautions ordinaires consistant à empêcher la surchauffe, à mélanger complètement l'alliage et à couler le métal à la température convenable.
L'aluminium de pureté industrielle ordinaire convient pour la fabrication des alliages décrits ci-dessus, On a trouvé toutefois que des propriétés meilleures sont obtenues par l'emploi d'aluminium contenant moins de 0,3 % d'impuretés.