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"PROCEDE D'OBTENTION DE LA STABILITE DES MESURES DES ALLIAGES DE ZINC RENFERMANT DE L'ALUMINIUM ET DU CUIVRE".

Le manque de stabilité des mesures des alliages de zinc renfermant de l'aluminium et du cuivre fut attribué jusqu'à présent à des processus de séparation, ou de précipitation,dans le cristal mixte de zinc ainsi qu'à la décomposition des cristaux riches en aluminium. C'est pourquoi on a proposé,pour supprimer ce défa ut,d'introduire un recuit à des températures relativement basses,préférablement autour de 100 C, afin que la séparation, ou la pré cipitation,ait lieu avant le traitement et l'usage. On a constaté que de pareilles mesures peuvent avoir un certain succès en cas d'alliages zinc-aluminium très pauvres en cuivre et en cas d'alliages zinc-cuivre très pauvres en alu- minium.

Par contre,en cas d'alliages nettement ternaires ce sUc-

ces ne se produit pas; ces alliages changent de dimensions dans une mesure tout à fait inadmissible dans des buts techniques ou industriels.

Or, on a fait la constatation surprenante que les alliages acquierent une stabilité des mesures, lorsqu' ils sont recuits pendant un temps suffisamment prolongé en dessous d'environ 27500,préférablement à 200-270 C. Ce moyen est fondé sur les faits suivants :
Les changements de volume des alliages ternaires',qui peuvent atteindre dans le domaine technique ou industriel jus- qu'à environ 1,5%, provinnent principalement,non pas de phéno- mènes de séparation ou de précipit ation,comme on l'a supposé jusqu'à présent,qui,suivant les preuves établies ne font pas plus d'environ 0,1%,

mais de l'établissement de l'équilibre de la texture qui consiste en ce que le cristal mixte/7 de l'alliage zinc-aluminium se transforme avec le cristal mixte des alliages zinc-cuivre en un cristal d'espèce ternaire et en un cristal mixte de zinc. Cette transformation peut s'écrire sous la forme : ss + # = T + #.

La figure I des dessins annexés représente la position des espèces de cristaux réagissant entre elles- . 1 est le cristal mixte qui renferme de faibles quantités de cuivre et d'aluminium en solution solide, à 100 C, 0,4% de cuivre, 0,15% d' aluminium.

ss est le cristal d'aluminium riche en zinc avec un peu de cui- vre en solution solide, à IOO C. 0,3% de cuivre, 25,5% d'alumi- nium, et qui subit, lors du refroidissement, ladécomposition ss connue, dénommée suevant ce-cristal, et qui se dédouble, ou se décompose, donc en un cristal mixte d'aluminium pauvre en zinc et en un cristal mixte . est une espèce de cristal ren- fermant de l'aluminium,qui a son origine dans le système cuivre- zinc, à 100 C, 18% de cuivre, 0,1% d'aluminium. Enfin,l'espèce de cristal T est une phase ternaire qui se présente dans le sys- tème à trois composantes,et renfermant,en chiffres ronds, 55% de cuivre, 30% (t'aluminium et 15% de zinc.

La température la plus élevée à laquelle cette transforma- tion peut avoir lieu est situer à environ 275 C. Dans le cas d'un

refroidissement normal la transformation n'a pas lieu. Il exis- te à la température de chambre un état instable dans l'ensemble.

Pour établir l'équilibre stable il est nécessaire de réaliser un recuit en dessous de la température du plan à quatre phases à environ 2750 C. Le recuit est réalisé utilement peu en dessous de cette température,pour ne pas prolonger excessivement la du- rée du recuit. Par un refroidissement extrêmement lent après
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la coulée., respectivement ap7ès un traitement la presse à chaud, ou âpres un recuit au-dessus de la température de la transforma- tion,cette dernière peut également être réalisée, au moins par- tiellement.

La durée du recuit dépend,- outre de la température,-parti- culièrement de la forme de la texture. Plus les diverses espèces de cristaux en présence , à transformer sont grossières,plus la durée de recuit doit être longue. Un alliage traité à la presse atteint l'état d'équilibre beaucoup plus tôt,qu'un alliage , coulé . Dans le cas des alliages --- coulés le processus de l'établissement de l'équilibre se produit pratiquement en un à deux jours, alors que pour les alliages traités à la presse, déjà 3 à IO heures suffisent parfois. L'établissement complet de l'équilibre de texture, est atteint pour les alliages ---- coulés, généralement en 2 à 4 jouta, pour les alliages traités à la pres- se en IO à 36 heures.

La durée du recuit dépend outre de l'espèce de la coulée, et du traitement subséquent ultérieur des alliages, aussi de leur composition. En outre,la durée du recuit peut *être rendue dépendante des exigences de précision dans l'usage des alliages. Parfois il peut suffire qu'une importante partie frac- tionnaire du changement de volume ait eu lieu.

A la température de recuit le degré de solution entre elles des diverses espèces de cristaux participant'---- à l'équilibre est plus grand qu'à la température de chambre. La séparation des substances dissoutes,hors des diverses espèces de cristaux,entrai- ne également des changements de volume ui sont toutefois très petits en comparaison avec les changements de volume produits par la transformation. Il est possible d'éliminer également ces chan- gements de volume par le fait que les alliages sont soumis,après

le traitement thermique décrit suivant l'invention, à un refroi- dissement très lent jusqu'à la température de chambre pu sont chauffés pendant peu de temps pratiquement à 120-150 C.

Un changement de volume par suite des processus de séparation ou de précipitation entre 120 C et la température de chambre n'a pas lieu,parce qu'à ces basses températures l'équilibre ne chan- ge pratiquement plus.

Le traitement thermique convient pour les alliages de zinc renfermant de l'aluminium et du cuivre,qui sont situés dans la zone de concentration de la transformation indiquée .Il s'appli- que donc particulièrement aux alliages à usage industriel avec plus que 85% de Zn, qui renferment préférablement au moins 1% de Cu et 1% d'Al. Mais dans le domaine d'application du trai- tement thermique suivant l'invention tombent aussi des alliages ternaires plus pauvres en cuivre,respectivement en aluminium , aussitôt que les matières premières préséntent des variations de concentration,telles qu'elles se produisent particulièrement par ségrégation lors de la coulée.

Rien ne change pratiquement dans la possibilité d'applica- tion de l'invention lorsque les alliages de zinc renfermant du cui- vre-aluminium,contiennent encore des additions usuelles pour les alliages de zinc industriels,par exemple du magnésium,u lithium, du manganèse, du nickel.

L'influence du traitement thermique sur les changements de volume est représentée à titre d'exemple dans la figure 2 des des- sins annexés, pour un alliage coulé renfermant 7% d'Al, 4% de Cu, reste zinc. Le volume de l'éprouvette non traitée augmente avec le temps suivant la courbe a,en cas de chauffage à 95 C. L'allia- ge est donc très instable dans ses mesures,son volume a augmenté après 14 jours de 1,0%. Si l'alliage est recuit à 24000,1'état d'équilibre s'établit avec un changement de volume caractérisé par la courbe b. L'état d'équilibre est atteint après environ 36 heures. Lorsque l'alliage ayant subi ce traitement thermique est vérifié à nouveau ,à 95 C, au point de vue de sa stabilité ou constance de mesures,on obtient la courbe c.

Les variationsde /

volume ne sont à présent que seulement de l'ordre de grandeur de 0,03%. Ceci correspond à un changement de longueur de 0,01%.

Lorsqu'un recuit de courte durée est intercalé à 120-150 C avant le recuit d'essai à 9500,dans le but de supprimer la sursaturatis des diverses espèces de cristaux,la valeur du changement de longueur diminue encore à environ 0,005%.L'alliage est donc sta- ble dans ses mesures.

Une stabilité des mesures peut être obtenue par une plus courte durée de recuit peu en dessous de la température de transformation, ou par une plus longue;. durée de recuit à des températures plus basses,par exemple entre 100 et 200 C. Abstrac- tion faite de ce que la seconde voie n'est pas économique,un recuit à des températures plus élevées,particulièrement entre 200 à 270 C est préférable,parce que ce recuit entraine simulta- nément de bonnes propriétés de résistance,alors qu'il n'en n' est pas ainsi dans le cas d'un recuit entre 100 et 200 C.

La figure 3 des dessins annexés représente l'influence d'un recuit de 40 heures à différentes températures sur les propriétés d'un alliage traité à la Dresse ou embouti,renfermant 7% d'Al et 4% de Ou. La courbe a donne l'influence sur la dureté,b celle sur la résistance à la traction,.2 celle sur l'allongement, d celle sur la résistance à la flexion au choc. C'est surtout la résistance à-la flexion au choc qui diminue considérablement à des températures de recuit relativement basses.

Par contre, la résistance à la traction,la dureté et l'allongement ne sont changés que dans une plus faible mesure par un traitement thermique à une température située peu en dessous de la tempéra- ture de transformation, alors que la résistance à la flexion au choc est considérablement augmentée. La courbe e montre le changement dans le temps de la résistance à la flexion. De 14 kgm cmê à l'état de départ,elle augmente jusqu'à au-dessus de 30 kgm/cm2 après un recuit de 48 heures à 240 C. D'une ma- nière tout à fait semblable se comportent aussi des barres en- taillées du même alliage et après le même traitement thermique.

Claims

REVENDICATIONS I) Procédé d'obtention de la stabilité des mesures des alliages de zinc renfermant de l'aluminium et du cuivre, situés , dans la zone de concentration dans laquelle a lieu la transfor- mation ss + # = T + ,préférablement de ceux renfermant plus de 85% de zinc et plus de 1% de cuivre, et plus de 1% d'a- luminium,caractérisé en ce que,dans le but d'un réglage allant préférablement jusqu'à l'établissement complet de l'équilibre de la texture,les alliages sont recuits pendant un temps suff isam- ment long à des températures situées entre 100 et environ 275 C.

2) Procédé suivant la revendication I,caractérisé en ce que, dans le but d'obtenir simultanément de bonnes propriétés de résistance,le recuit est réalisé à des température au-des- sus de 200 et en dessous d'environ 27500,préférablement à 320 jusqu'à 27000,pendant un temps déterminé, à savoir,pour les al- liages coulée préférablement pendant I à 4 jours,pour les alliages traités à la presse préférablement pendant I à 36 heures.

3) Procédé suivant les revendications I et 2,caractérisé en ce que le recuit servant à amener l'équilibre de la texture est suivi par un recuit à une température plus basse,ou relativement basse,destiné à amener la séparation, ou précipitation,des com- posantes qui ont été dissoutes aux températures plus élevées, ou re lativement élevées,dans les diverses espèces de cristaux* 4) Procédé suivant les revendications I et 2 ,caractérisé en ce que le recuit est suivi d'un refroidissement ralenti,particu- lièrement dans la zone de températures s'étendant de 200 à 50 C.

5) Procédé suivant les revendications I à 4,caractérisé en ce qu'il est appliqué aux alliages zinc-cuivre-pluminium.qui renferment les additions usuelles,comme par exemple du magnésium, du lithium,du manganèse,en quantités usuelles.