BE416588A - - Google Patents

Description

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    Alliages d'aluminium   et leurs applications. 



   Alors que l'aluminium pur et la plupart des alliages d'aluminium utilisés dans l'industrie tendent à poisser au cours de l'usinage au moyen d'outils enlevant des copeaux, on sait depuis longtemps que cela n'est pas le cas pour les al- liages d'aluminium et de magnésium contenant au moins envi- ron 3 % de magnésium, et cela d'autant poins que la teneur de l'alliage en magnésium est plus grande. C'est pourquoi l'on peut utiliser, pour l'usinage de ces alliages, des vi- tesses de coupes qui dépassent de beaucoup celles qui sont généralement usitées pour les alliages d'aluminium.

   On a constaté toutefois que les copeaux qui se produisent au cours   /   

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 de l'usinage atteignent des longueurs extrêmement grandes et, par exemple dans la fabrication en grande série de pièces fa-   çonnées,   sur les machines automatiques, les tours   à.   révolver et:machines d'usinage analogues à grande vitesse, provoquent des perturbations dans le fonctionnement. De là découle di- rectement le problème de pouvoir agir sur les propriétés de formation de copeaux des alliages d'aluminium et de magnésium qui se prêtent en soi à cette formation, de telle façon que, sans préjudice pour sa facilité de formation, le copeau se dé- sagrège de lui-même en morceaux plus petits pouvant être enle- vés sans difficulté et éliminés de la zone de travail. 



   Or, on a trouvé, conformément à la présente invention, que l'on peut obtenir le résultat désiré en ajoutant, en quan- tutés d'environ I à 5 %, aux alliages d'aluminium et de magné- sium, des constituants d'alliages formant avec l'aluminium des combinaisons   intercristallines   dures et cassantes, pratique- ment insolubles dans les alliages à l'état solide. Des cons- tituants d'alliages appropriés de ce genre sont, par exemple,      le   manganèse,   le chrome, le fer, le titane, le vanadium, le tungstène, le cobalt, le nickel et agents analogues. La quanti- té de l'addition indispensable pour obtenir l'effet désiré varie suivant la teneur en magnésium de l'alliage et l'état de sa texture.

   Pour les alliages contenant plus d'environ   7   % de magnésium, une addition d'environ I   %   des métaux cités est déjà suffisante, tandis que pour des alliages ne contenant que de 3 à   7     %   de magnésium, l'addition doit atteindre environ 3 à 4 % pour produire un plein effet. De même, lorsqu'il s'agit de pièces coulées, une addition plus faible que pour des   structu-   res faites à la presse, forgées ou déformées plastiquement de toute autre façon, est suffisante.

   Enfin, il faut tenir comp- te, dans le calcul de l'addition, du fait que le composé d'a- luminium et de magnésium qui, dans certaines conditions, in- tervient comme élément hétérogène de la texture dans les allia- ges du type défini précédemment, provoque déjà en soi, bien qu' 

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   à   un degré qui n'est pratiquement pas encore utilisable, un raccourcissement de la longueur du copeau: plus les proportions de ce composé qui existent comme élément hétérogène dans l'alliage à usiner sont grandes, plus sont petites les quantités d'addition qui suffisent déjà pour obtenir, suivant l'invention, le raccourcissement cherché de la longueur du copeau. 



   On constate parfois qu'il convient d'ajouter simultanément plusieurs des matières citées, sans modifier la quantité totale de l'addition. On obtient ainsi une répartition plus fine et plus uniforme des cristaux primaires cassants noyés dans la masse de fond, ce qui exerce encore une action favorable sur la formation des copeaux. On a   constante,   en particulier, que les combinaisons dans lesquelles le titane est également contenu en quantités allant jusqu'à environ 0,4 % conviennent bien, car ce métal possède en soi l'action spécifique la plus intense dans le sens de l'invention. Toutefois, si l'on ne veut utiliser que du titane seul pour l'addition, l'addition à l'alliage de la quantité d'environ 0,8 à I % qui est alors nécessaire apparait comme étant difficile à cause de la forte tendance de l'aluminure de titane à la ségrégation. 



   Une addition de silicium, qui provoque également, en soi, la formation de cristaux primaires cassants de siliciure de ma-   gnésium,   s'est montrée moins appropriée, car, si les copeaux qui se forment au cours de l'usinage de ces alliages sont également courts, la surface de coupe n'est pas nette, à moins d'utiliser des outils particuliers ou d'avoir recours à d'autres opérations. 



   Voici quelques exemples d'alliages appropriés pour l'application de l'invention:
1) 9,5 % de   Mg.   



   3,0 % de Mn, le reste Al. 



   2)   9, 5   % de   Mg.   



     1,5 %   de V, le reste   Al.   

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  3)   9,5 %   de Mg. 



     1,75 %   de Mn. 



   0,2   %   de Ti, le reste Al. 



  4)   5,5 %   de Mg. 



   1,2 % de   ]En.   



   1,3% de Cr. 



     0,2 %   de Ti, le reste Al. 



  5)   5,5 %   de Mg. 



   2,2% de Or.,, le reste   Al.   



   Dans quelques-uns des alliages du type mentionné ci-dessus, en particulier dans ceux qui contiennent comme additions du manganèse,du chrome, du fer, utilisés individuellement ou plusieurs ensemble, il se forme facilement, au cours de la solidification, des cristaux relativement grands des aluminures correspondants, ce qui a pour conséquence que lors de l'usinage ultérieur ces gros cristaux sont arrachés et extraits de la structure par l'acier de l'outil, de sorte que la surface obtenue par l'usinage est rugueuse. 



   Or, on a constaté qu'un traitement thermique au-dessus de 3000 0, de préférence entre 3500 C et la température eutectique dans chaque cas envisagé, a pour effet que les cristaux primaires constitués par des aluminures durs et intermétalliques entrent en   conversation   avec les cristaux mixtes d'aluminium et de magnésium qui les entourent, ou avec les composés   d'alumi-   nium et de magnésium qui se sont séparés au cours de la solidification, ce phénomène étant encore accompagné de son   côté   d'une désagrégation des grands cristaux primaires en un amas de cristaux plus petits. Ainsi est supprimé le risque de production d'une surface rugueuse au cours de l'usinage des alliages au moyen d'outils enlevant des copeaux. 



   Il est apparu en outre, dans bien des cas, qu'il est avantageux de procéder, avant ou après le traitement de recuit   @   

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 à effectuer au-dessus de 300  C et aboutissant à la   désagré-   gation des cristaux primaires,   à   un   aure   traitement thermique provoquant une séparation d'éléments qui se trouvent en solution solide sursaturée dans la masse de base des alliages, A cet effet, on soumet l'alliage de façon connue à un traitement de recuit à des températures qui sont inférieures à la ligne de séparation des phases solides, résultant du diagram-   me de l'état   des alliages d'aluminium et de magnésium, mais quj d'autre part sont assez élevées   (200    C au moins)

   pour que l'on obtienne une hétérogénéisation poussée des cristaux mixtes sursaturés par suite de la séparation du composé Al3Mg2. 



  On sait que l'on obtient le même résultat en conduisant convenablement le refroidissement de l'alliage au sortir du bain de fusion. La présence du ségrégat qui se produit sous une forme finement divisée favorise la désagrégation des grands cristaux primaires d'aluminures séparés en un amas de petits cristaux. Les deux traitements thermiques peuvent être ef-   feotués   immédiatement l'un après l'autre et le cas échéant combinés entre eux. 



   Si un alliage soumis au traitement décrit ci-dessus et dans lequel par conséquent les cristaux primaires d'aluminures sont déjà désagrégés, est déformé plastiquement, cette opération donne naissance à une large répartition des cristaux de désagrégation provenant des aluminures primaires, de sorte que, lorsque la déformation est terminée, de nombreux petits cristaux d'aluminures sont répartis plus ou moins uniformément dans la structure de l'alliage. Lorsque de tels alliages sont usinés au moyen d'outils enlevant des copeaux, les surfaces usinées sont parfaitement lisses. 



   Grâce au fait que les cristaux qui favorisent la formation des copeaux sont mieux répartis dans la texture par le traitement thermique décrit, il est possible de réduire sensiblement la quantité des métaux ajoutés en vue de provoquer la formation de composés durs et intermétalliques,des addi- 

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 tions d'au moins 0,5 jusqu'à 3 % au maximum étant suffisantes. 



  On obtient ainsi des avantages importants, non seulement pendant la fusion, mais encore pendant l'ensemble de l'usinage ultérieur.. 



   Les alliages peuvent aussi contenir, pour assurer également en partie un effet favorable sur les résultats du traitement thermique décrit, du zinc, du silicium et du cuivre, qui sont absorbés par la masse de base sous forme de solution solide, mais qui le cas échéant peuvent aussi se séparer de la masse de base sous forme de composés binaires avec le magnésium ou bien de composés d'une valence supérieure. 



   Exemples I) 9,0 % de   Mg,   1,5 % de Cr, le reste   Al.   



   L'alliage obtenu par refroidissement à partir du bain de fusion est soumis à un recuit à 400-450  C, puis passé   à.   la presse. La texture présente alors de nombreux petits cristaux uniformément répartis dans toute la masse de base. 



  2) On obtient une texture analogue en soumettant un alliage contenant 9,5 % de Mg, 0,6 % de Cr, 0,2 % de Mn, le reste étant   Al,   après solidification et refroidissement de la coulée, à un recuit à 270-300  C pendant 10 heures et immédiatement après à 400-420  C pendant 5 heures et en passant à la presse. Pour pousser encore plus loin la désagrégation des cristaux primaires, on procède encore une fois, après le passage à la presse, à une hétérogénéisation à 300  C pendant une heure 3) 10,05 de Mg   0, 2     %   de Ti,   0,35 %   de Cr,   0,5 %   de Si, le reste Al. 



   Un traitement thermique de la coulée suivant les exemples ! ou 2 donne une structure analogue se prêtant bien à l'usinage au moyen d'outils enlevant des copeaux.

Claims (1)

1. R E S U M E L'invention comprend: I / L'application d'alliages d'aluminium contenant, avec au moins 3 % de magnésium, des additions de constituants d'alliages en proportion d'au moins environ I % et d'au plus environ 5 % et formant, avec l'aluminium, des combinaisons intermetalliques dures et cassantes, pratiquement insolubles dans l'aluminium à l'état solide, à la constitution d'objets destinés à être usinés au moyen de machines-outils à grande vitesse, enlevant des copeaux; 2 / des alliages pour l'application sus-définie, caractérisés en ce qu'ils contiennent des additions de plusieurs matières formant des aluminures;

   3 / Un procédé d'obtention d'alliages d'alumdnium pour l'appli. cation ci-dessus, caractérisé en ce que l'on soumet les alliages, avant leur utilisation, à un traitement thermique provoquant une désagrégation des cristaux durs et cassants, constitués par des combinaisons intermétalliques.

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