BRPI0606957B1 - produto trabalhado de liga à base de alumínio laminado ou forjado e processo para a sua produção - Google Patents

Abstract

ligas com base de alumínio al-zn-cu-mg e métodos de produção e uso. a presente invenção refere-se a um produto trabalhado à base de uma liga de alumínio ai-zn-cu-mg laminado ou forjado tendo uma espessura de 5,08 a 2,54 cm (2 a 10 polegadas). o produto foi tratado por tratamento térmico em solução, temperado e envelhecido, e o produto compreende (em % em peso): zn 6,2-7,2; mg 1,5-2,4; cu 1,7-2,1; fe 0-0,13; si 00,10; ti 0-0,06; zr 0,06-0,13; cr 0-0,04; mn 0-0,04; impurezas e outros elementos incidentais 0,05 cada. ligas per se e usos em aeronaves ou uso aeroespacial, bem como métodos de produção do produto são também descritos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRODUTO TRABALHADO DE LIGA À BASE DE ALUMÍNIO LAMINADO OU FORJADO E PROCESSO PARA A SUA PRODUÇÃO".

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados Este pedido reivindica prioridade do pedido de patente provisório N- 60/651.197, registrada em 10 de fevereiro de 2005, cujo teor está aqui incorporado em sua totalidade como referência.

Fundamentos da Invenção Campo da Invenção A presente invenção refere-se geral mente a ligas à base de alumínio e, mais particularmente, a ligas à base de alumínio Al-Zn-Cu-Mg.

Descrição da Técnica Relacionada As ligas à base de alumínio Al-Zn-Cu-Mg foram usadas extensamente na indústria aeroespacial por muitos anos. Com a evolução das estruturas dos aeroplanos e os esforços direcionados ao objetivo de reduzir tanto o peso quanto o custo, um termo comum ótimo entre propriedades tais como resistência, tenacidade, e resistência à corrosão é procurado continuamente. Também melhorias no processo de fundição, laminação e recozimento podem vantajosamente fornecer maior controle no diagrama de composição de uma liga.

Produtos grossos laminados, forjados ou extrudados feitos de ligas à base de alumínio Al-Zn-Cu-Mg são usados em particular para produzir peças estruturais de alta resistência integralmente usinadas para a indústria aeronáutica, por exemplo, elementos de asas tais como traves de asas e similares, que são tipicamente usinadas a partir de seções grossas trabalhadas.

Os valores de performance obtidos para várias propriedades tais como resistência mecânica estática, resistência à fratura, resistência ao trincamento por corrosão sob tensão, sensibilidade à têmpera, resistência à fadiga, nível de tensão residual, determinarão a performance total do produto, a capacidade de um projetista estrutural usá-lo vantajosamente, bem como a facilidade com que ele pode ser usado em outras etapas de processamento tais como, por exemplo, usina-gem.

Entre as propriedades listadas acima, algumas são freqüente-mente conflitantes em natureza e um termo comum tem que ser encontrado. São propriedades conflitantes, por exemplo, resistência mecânica estática versus tenacidade e resistência versus resistência ao trincamen-to por corrosão sob tensão.

Ligas Al-Zn-Cu-Mg com alta resistência à fratura e alta resistência mecânica estão descritas na técnica anterior.

Como exemplo, a Patente US 5.865.911 descreve uma liga de alumínio consistindo essencialmente (em % em peso) em cerca de 5,9 a 6,7% de zinco, 1,8 a 2,4% de cobre, 1,6 a 1,86% de magnésio, 0,08 a 0,15% de zircônio, o saldo sendo alumínio e elementos incidentais e impurezas. A patente '911 menciona particularmente o termo comum entre resistência mecânica estática e tenacidade. A Patente US 6.027.582 descreve produtos de ligas de alumínio Al-Zn-Cu-Mg laminados, forjados ou extrudados com mais de 60 mm de espessura com uma composição (em % em peso) de Zn: 5,7-8,7; Mg: 1,7-2,5; Cu: 1,2-2,2; Fe: 0,07-0,14; Zr: 0,05-0,15 com Cu+Mg < 4,1 e Mg>Cu. A patente '582 também descreve melhorias na sensibilidade à têmpera. A Patente US 6.972.110 apresenta uma liga que contém preferivelmente (em % em peso), Zn: 7-9,5; Mg: 1,3-1,68; e Cu: 1,3-1,9 e estimulam Mg □ (Cu+0,3). A patente ‘110 descreve o uso de um tratamento de envelhecimento de três etapas para melhorar-se a resistência ao trin-camento por corrosão sob tensão. O envelhecimento em três etapas é longo e difícil de controlar-se e seria desejável obter-se uma alta resis- tência à corrosão sem necessariamente requerer-se tal tratamento térmico.

Sumário da Invenção Um objetivo da invenção foi fornecer uma liga Al-Zn-Cu-Mg tendo uma faixa de composição específica que permita, para produtos trabalhados, um termo comum melhorado entre resistência mecânica para um nível adequado de resistência à fratura e resistência à corrosão sob tensão.

Um outro objetivo da invenção foi o fornecimento de um processo de produção dos produtos de alumínio trabalhados que permita um termo comum melhorado entre resistência mecânica para um nível adequado de resistência à fratura e resistência à corrosão sob tensão.

Para alcançar esses e outros objetivos, a presente invenção é direcionada a um produto trabalhado de uma liga à base de alumínio laminado ou forjado tendo uma espessura de 50,8 a 254 mm (2 a 10 polegadas) compreendendo, ou vantajosamente consistindo essencialmente em (em % em peso): Zn 6,2 - 7,2 Mg 1,5 — 2,4 Cu 1,7-2,1 Fe 0-0,13 Si 0-0,10 Ti 0-0,06 Zr 0,06-0,13 Cr 0 - 0,04 Mn 0-0,04 Impurezas e outros elementos incidentais £ 0,05 cada.

Após a conformação, o produto é tratado pela solução de tratamento térmico, têmpera e envelhecimento e em uma configuração preferida tem as seguintes propriedades: a) uma vida mínima sem falha após o trincamento por corrosão sob tensão de pelo menos 50 dias e preferencialmente pelo menos 70 dias a um nível de à corrosão sob tensão ST de 276 MPa (40 ksi), b) um limite de tensão de escoamento convencional na direção L a um quarto da espessura maior que 483 - 5,5t MPa (70 - 0,32t ksi) (t sendo a espessura do produto em centímetros), preferivelmente maior que 490 - 5,5t MPa (71 - 0,32t ksi) e mais preferivelmente maior que 497 - 5,5t MPa (72 - 0,32t ksi), c) uma tenacidade na direção L-T medida a um quarto da espessura maior que 290 - 29,7t MPal 2,54 cm (42 - 1,7t ksiDpol.) (t sendo a espessura do produto em centímetros). A presente invenção é também direcionada a um processo para a produção de um produto trabalhado de liga à base de alumínio laminado ou forjado compreendendo as etapas de: a) fundir um lingote compreendendo, ou vantajosamente consistindo em (em % em peso) Zn: 6,2-7,2 Mg: 1,5-2,4 Cu: 1,7-2,1 Fe: 0-0,13 Si: 0-0,10 Ti: 0 - 0,06 Zr: 0,06-0,13 Cr: 0 - 0,04 Mn: 0 - 0,04 impurezas e outros elementos incidentais < 0 05 cada. b) homogeneizar o lingote a 460-499Ό (860-930*F), ou preferivelmente 468-485*0 (875—905*F); c) trabalhar o lingote a quente em uma chapa grossa com uma espessura final de 5,08 a 25,4 cm (2 a 10 polegadas) com uma tempera- tura de entrada de 338 - 441Ό (640-825F), e prefe rencialmente 343 -42913 (650-805F); d) solubilizar e temperar a chapa; e) estirar a chapa com um ajuste permanente de 1 a 4%; f) envelhecer a chapa pelo aquecimento a 110 - 121°C (230-25013) por 5 a 12 horas e 149 - 17713 (300-35013) p or 5 a 30 horas, por um tempo equivalente t(eq) entre 31 e 56 horas e preferencial mente entre 33 e 44 horas . O tempo equivalente t(eq) é definido pela fórmula: onde T é a temperatura instantânea em °C + 273,15 {X) durante o recozimento e Tref é a temperatura de referência selecionada a 150'C (30213) (423K)), onde t(eq) é expresso em ho ras.

Breve Descrição dos Desenhos Figura 1: A plotagem TYS(L)-K1C(L-T) da chapa da invenção A 20,3 cm (8 ”) vs 7040 (referência B e C da espessura 21 cm (8,27”)) e 7050 (referência D e E da espessura 20,3 cm (8").

Figura 2: A plotagem TYS(L)-Kapp(L-T) da chapa da invenção A 20,3 cm (8”)vs 7050 (referência F e G da espessura 21,6 cm (8,5”), Os desenhos anexos, que estão incorporados aqui e constituem parte da especificação, ilustram uma configuração atualmente preferida da invenção e, juntamente com a descrição geral dada acima e a descrição detalhada da configuração preferida dada abaixo, servem para explicar os princípios da invenção.

Descrição Detalhada de uma Configuração Preferida A menos que indicado de maneira diferente, todas as indicações relativas á composição química das ligas estão expressas em uma porcentagem de massa em peso com base no peso total da liga. A designação da liga está de acordo com os regulamentos da The Aluminium Association, conhecida daqueles que são versados na técnica. As definições dos tratamentos estão estabelecidas na ASTM E716,E1251. A menos que mencionado de maneira diferente, características mecânicas estáticas, isto é, o limite final de resistência à tração UTS, o limite de tensão de escoamento TYS e o alongamento na fratura E, são determinados por um teste de tração conforme a norma ASTM B557, a locação na qual as peças são tiradas e sua direção sendo definidas na norma AMS 2355. A resistência à fratura K1C é determinada conforme a norma ASTM E399. Uma plotagem de intensidade de tensão versus extensão da fratura, conhecida como curva R, é determinada conforme a norma ASTM E561. A tensão crítica intensifica o fator KC, em outras palavras o fator intensidade que torna a fratura instável, é calculado partindo-se da curva R. O fator de intensidade de tensão KCO é calculado designando-se o comprimento inicial da fratura para a carga crítica, no início da carga monótona. Esses dois valores são calculados para um corpo de prova da forma requerida. Kapp denota o fator KCO correspondente ao corpo de prova que foi usado para fazer o teste da curva R.

Deve ser notado que a largura do painel de teste usado em um teste de tenacidade tem uma influência substancial na intensidade de tensão medida no teste. Corpos de prova CT foram usados. A largura W foi, a menos que mencionado diferentemente, 127 mm (5 polegadas) com B = (0,3 polegada) e o comprimento inicial da fratura ao - (1,8 polegada).

Foram executados estudos SCC conforme as normas ASTM G47 e G49 na direção ST para amostras na metade da espessura T/2. O termo “membro estrutural” é um termo bem conhecido na técnica e se refere a um componente usado em construção mecânica para o qual as características mecânicas estáticas e/ou dinâmicas são de particular importância em relação à performance da estrutura, e para o qual o cálculo da estrutura é geralmente prescrito ou assegurado. Esses são tipicamente componentes de ruptura os quais podem seríamente por em risco a segurança da construção mecânica, seus usuários ou terceiros. No caso de uma aeronave, membros estruturais compreendem membros da fuselagem (tal como invólucro da fuselagem), traves, anteparos, armações circunferenciaís, componentes da asa (tal como invólucro de asa, traves ou reforços, estrias, mastros), empenagem (tais como estabilizadores horizontal e vertical), vigas de piso, trilhos de assentos, e portas.

Um produto trabalhado de alumínio-zinco-magnésio-cobre conforme uma configuração vantajosa da invenção tem a seguinte composição (incluídos os limites): Tabela 1: Faixas de composição das ligas da invenção (% em peso, saldo A1) em uma configuração Em ainda outra configuração da invenção, as faixas de composição da liga da invenção é a seguinte: Zn: 6,6-7,0: Mg: 1,68-2,4; Cu: 1,3-2,3.

Um nível mínimo de solutos (Zn, Mg e Cu) é frequentemente importante ou necessário para se obter a resistência desejada. Zn+Cu+Mg é preferivelmente maior que 10% em peso e preferencial- mente maior que 10,3% em peso. Pela mesma razão, o teor de Zn pode preferivelmente compreender pelo menos cerca de 6,2% em peso e preferencialmente pelo menos 6,6% em peso, 6,7% em peso ou mesmo 6,72% em peso, o que o torna geralmente maior que o teor de Zn de uma liga 7040 ou 7050. Similarmente, Cu+Mg é preferivelmente maior que 3,3% em peso e preferivelmente maior que 3,5% em peso.

Por outro lado, pode ser vantajoso em algumas configurações limitar-se a quantidade de zinco para se obter uma alta resistência à corrosão sem o uso de uma difícil 3a etapa de tratamento de envelhecimento. Por esta razão, o teor de Zn pode vantajosamente permanecer abaixo de 7,2% em peso, e preferencial mente abaixo de 7,0% em peso ou mesmo 6,98% em peso, o que o torna geralmente menor que o teor de Zn de uma liga 7805.

Um alto teor de Mg e Cu pode afetar a performance da resistência à fratura. O teor combinado de Mg e Cu pode preferivelmente ser mantido abaixo de cerca de 4,0% em peso e preferencialmente abaixo de cerca de 3,8% em peso.

Uma liga adequada para a presente invenção contém também preferivelmente zircônio, que é tipicamente usado para o controle do tamanho do grão. O teor de Zr deve preferivelmente compreender pelo menos cerca de 0,06% em peso, e preferencialmente cerca de 0,08% em peso para afetar a recristalização, mas pode vantajosamente permanecer abaixo de cerca de 0,13% em peso e preferencialmente abaixo de 0,12% em peso para minimizar a sensibilidade à têmpera e reduzir os problemas durante a fundição. O titânio, associado ou com boro ou com carbono,pode geralmente ser adicionado se desejado durante a fundição para limitar o tamanho do grão conforme fundido. A presente invenção pode tipicamente acomodar até cerca de 0,06% em peso ou cerca de 0,05% em peso de Ti. Em uma configuração preferida da invenção, o teor de Ti é de cerca de 0,02% em peso até cerca de 0,06% em peso e preferivelmente cerca de 0,03% em peso até cerca de 0,05% em peso. A presente liga pode também conter outros elementos em uma menor extensão e em algumas configurações, em uma base menos preferida. O ferro e o silício afetam tipicamente as propriedades de resistência à fratura. Os teores de ferro e silício devem geralmente ser mantidos baixos, por exemplo, preferivelmente não excedendo cerca de 0,13% em peso ou preferencialmente cerca de 0,10% em peso para o ferro e não excedendo cerca de 0,10% em peso ou preferencialmente cerca de 0,08% em peso para o silício. Em uma configuração da presente invenção, os teores de ferro e silício são □ 0,07% em peso. O cromo é preferencialmente evitado e deve ser mantido tipicamente abaixo de cerca de 0,04% em peso e preferencialmente abaixo de cerca de 0,03% em peso. Manganês é também preferencial mente evitado e deve geralmente ser mantido abaixo de cerca de 0,04% em peso e preferencialmente abaixo de cerca de 0,03 em peso. Em uma configuração da presente invenção, a liga é substancialmente cromo e manganês livre (significando que não há adição deliberada de Mn ou Cr, e esses elementos, se presentes, estão presentes a níveis de não mais que nível de impureza, que pode ser menor que ou igual a 0,01% em peso). Elementos tais como Mn e Cr podem aumentar a sensibilidade à têmpera e como tal em alguns casos podem vantajosamente ser mantidos abaixo de ou igual a cerca de 0,01% em peso.

Um processo adequado para produção de produtos trabalhados conforme a presente invenção compreende: (i) fundir um lingote ou uma barra feitos de uma liga conforme a invenção, (ii) conduzir a homogeneização a uma temperatura de cerca de 460 a cerca de 49913 (860 a cerca de 9301=) ou preferencialmente de cerca de 46 8 a cer de 485Ό (875 a cerca de 905^), (iii) conduzir uma transformação a quente em uma ou mais etapas por laminação ou forjamento, com uma temperatura de entrada compreendida de cerca de 338 a cerca de 44113 (640 a cerca de 8251=) e preferencialmente entre cerca de 343 a cerca de 429^ (650 e cerca de 8051=), para uma chapa com uma espessura final de 508 a 2,54 cm (2 a 10 polegadas), (iv) conduzir uma solubilização a uma temperatura de cerca de 454 até cerca de 493Ό (850 até cerca de 9201=) e preferencialmente entre cerca de 477 e cerca de 48213 (890 e cerca de 9001=) por 5 a 30 horas, (v) conduzir uma têmpera preferencialmente com água à temperatura ambiente, (vi) conduzir alívio de tensão pelo estiramento ou compressão controlado com um ajuste permanente de preferivelmente menos de 5% e preferencialmente de 1 a 4%, e, (vii) conduzir um tratamento de envelhecimento.

Em uma configuração da presente invenção, a temperatura de partida da transformação a quente é preferivelmente de 338 a 37113 (640 a 7001=). A presente invenção encontra particu lar utilidade em bitolas grossas de mais de 762 cm (3 polegadas). Em uma configuração preferida, um produto trabalhado da presente invenção é uma chapa tendo uma espessura de 10,16 a 22,86 cm (4 a 9 polegadas), ou vantajosamente de 15,24 a 22,86 cm (6 a 9 polegadas), compreendendo uma liga conforme a presente invenção. Tratamentos “superenvelhecidos” (“tipo T7”) são usados vantajosamente para melhorar o comportamento de corrosão na presente invenção. Tratamentos que podem adequadamente ser usados para os produtos conforme a invenção incluem, por exemplo, T6, T651, T74, T76, T751, T7451, T7452, T7651 ou T7652, os tratamentos T7451 e T7452 sendo os preferidos. O tratamento de envelhecimento é executado vantajosamente em duas etapas, com uma primeira etapa a uma temperatura compreendida entre 110 E 12113 (230 e 2501=) por 5 a 20 horas e preferivelmente por 5 a 12 horas e uma segunda etapa a uma temperatura compreendida entre 149 e 18213 (300 e 3 601=) e preferivelmente entre 154 e 16613 (310 e 3301=) por 5 a 30 horas.

Em uma configuração vantajosa, o tempo de envelhecimento equivalente t(eq) está compreendido entre 31 e 56 horas e preferencialmente entre 33 e 44 horas. O tempo equivalente t(eq) a 150Ό (3021=) sendo def inido pela fórmula: onde T é a temperatura instantânea em Ό + 273,15°K durante o recozimento e Tref é a temperatura de referência selecionada a 150Ό (302Έ) (423K). t(eq) é expresso em horas. A faixa estreita da composição da liga da invenção, selecionada principalmente para um termo comum de resistência versus tenacidade forneceu produtos trabalhados com uma resistência à corrosão inesperadamente alta.

Produtos trabalhados conforme a presente invenção são usados vantajosamente como, ou incorporados em, membros estruturais para a construção de aeronaves.

Em uma configuração vantajosa, os produtos conforme a invenção são usados em traves de asas.

Esses, bem como outros aspectos da presente invenção, são explicados em maiores detalhes em relação aos exemplos ilustrativos e não limitativos a seguir.

Exemplos Exemplo 1 Sete lingotes foram fundidos, um de um produto conforme a in-venção(A), 2 da liga padrão 7040 (B,C) e quatro da liga padrão 7050 (D,E,F e G), com a composição a seguir (Tabela 2): Tabela 2: Composição (% em peso) de fundidos conforme a invenção e de fundidos de referência.

Os lingotes foram então fresados e homogeneizados a 466 a 488*0 (870 a 91OF). Os lingotes foram laminados a quente como uma chapa grossa com espessura compreendida entre 203 cm (8,0 polegadas) e 208 cm (8,5 polegadas) de bitola acabada (chapas A e B a G). A temperatura de entrada da laminação a quente foi de 428G (802F) (chapa A). Para as chapas de referência, a temperatura de entrada da laminação a quente estava compreendida entre 410 e 435*0 (770 e 815F). As chapas foram tratadas termicamente em solução com uma temperatura de enxágüe de 477 - 4820 (89Q-9QQF) p or 10 a 13 horas. As chapas foram temperadas e estiradas com um alongamento permanente de 1,87% (chapa A) e compreendido entre 1,5 e 2,5% para as chapas de referência. O intervalo de tempo entre a têmpera e o estira-mento é importante para o controle do nfvel de tensão residual, de acordo com a invenção esse intervalo de tempo é preferencialmente menor que 2 horas, e ainda mais preferencialmente menor que 1 hora. Para a chapa A o intervalo de tempo entre a têmpera e o estiramento foi de 39 minutos. A chapa A foi submetida a um envelhecimento em duas etapas: 6 horas a 115,60 (2400) e 24 horas a 15413 ( 3100) e as chapas de referência foram submetidas ao envelhecimento padrão de duas etapas. O tratamento resultante desse tratamento termo mecânico foi T7451. Todas as amostras testadas foram substancialmente não-recristalizadas com uma fração de volume de grãos recristalizados menor que 35%.

As amostras foram testadas mecanicamente para determinar suas propriedades mecânicas estáticas bem como sua resistência à propagação de fraturas. O limite de tensão de escoamento, a resistência final e o alongamento na fratura estão fornecidos na Tabela 3.

Tabela 3: Propriedades mecânicas estáticas das amostras A amostra conforme a invenção apresenta uma maior resistência que todos os exemplos comparativos. Comparativamente às chapas 7050, a melhoria na tensão de escoamento na direção L é maior que 10%, Comparativamente às chapas 7040, a melhoria é de quase 4%.

Resultados dos testes de resistência à fratura são fornecidos na Tabela 4, Tabela 4: Propriedades de resistência à fratura das amostras A Figura 1 mostra uma plotagem cruzada da resistência à fratura do plano de tensões L-T (K1C) versus limite de tensão de escoamento longitudinal TYS(L), ambas as amostras tendo sido tiradas da locação a um quarto (T/4) da espessura da chapa, A amostra da invenção apresentou maior resistência e resistência à fratura comparável às amostras B e C (7040) e maior resistência com maior resistência à fratura que as amostras D e E (7050). (Vide a Fig. 1 para detalhes quanto aos valores específicos de maior resistência e maior resistência à fratura alcançadas). A Figura 2 mostra uma plotagem cruzada da resistência á fratura L-T (Kapp) versus tensão de escoamento longitudinal TYS (L), ambas as amostras tendo sido retiradas da locação a um quarto (T/4) da espessura da chapa. A amostra da invenção apresentou maior resistência e maior resistência à fratura que as amostras F e G (7050), (Vide a Figura 2 para detalhes quanto aos valores alcançados em termos de maior resistência e maior resistência à fratura). A resistência à corrosão por tensão das chapas da liga A (invenção) na direção transversal curta foi medida seguindo a norma ASTM G49. O corpo de prova de tração ST foi testado quanto à resistência à tração sob 172, 248 e 276 MPa (25, 36 e 40 ksi). Nenhuma amostra fa- Ihou em 50 dias de exposição. Essa performance excede em muito o mínimo garantido dos produtos de referência 7050 e 7040, que é de 20 dias de exposição a tensões de 241 MPa (35 ksi), conforme a ASTM G47. A liga da invenção A apresentou uma excelente performance de resistência à corrosão comparado com a técnica anterior conhecida. Foi particularmente impressionante e inesperado que uma chapa conforme a presente invenção tenha apresentado um maior nível de resistência ao trincamen-to por corrosão sob tensão simultaneamente com uma maior tensão de escoamento e uma resistência à fratura comparável, se comparado com amostras da técnica anterior.

Exemplo 2 Três diferentes tratamentos de envelhecimento foram testados na chapa A da invenção temperada e estirada do exemplo 1. As chapas foram submetidas em um envelhecimento de duas etapas com uma primeira etapa entre 110 e 121Ό (230 e 2501=) e uma s egunda etapa entre 149 e 17713 (300 e 3501=), este tratamento de duas etapas sendo caracterizado por um tempo equivalente t(eq) entre 20 e 37 horas, expressa pela equação na qual T (em Ό + 273,15 (Kelvin)) indica a temperatura do tratamento térmico que continua por um tempo t (em horas) e Tref é uma temperatura de referência, aqui ajustada para 150Ό (423K ou 3021=).

As propriedades mecânicas estáticas e a tenacidade K1C estão apresentadas na Tabela 5.

Tabela 5: propriedades mecânicas das amostras envelhecidas em diferentes condições A inc inação da evolução da resistência com tempo equivalente crescente foi surpreendentemente e ínesperadamente baixa, com uma queda na resistência de apenas 13,8 MPa (2 ksi) para um aumento de tempo equivalente de 22 a 36 horas. Por outro lado, as propriedades de corrosão sob tensão melhoraram dramaticamente com pó tempo equivalente de 36 horas. Assim nenhuma amostra falhou em 50 dias de exposição nesta condição de envelhecimento para um nível de tensão de 276 MPa (40 ksi), enquanto que nenhuma amostra sobreviveu mais de 20 dias para um nível de tensão similar para as outras duas condições de envelhecimento comparativas, Exemplo 3 Nesse exemplo, uma chapa 7040 foi envelhecida até uma resistência similar à resistência obtida para a chapa A no exemplo 1, para comparar a performance de corrosão. A composição do lingote é fornecido na Tabela 6.

Tabela 6. Composição (% em peso) do lingote de referência H O lingote foi transformado em uma chapa de bitola 18,50 cm (7,28 polegadas) com condições na mesma faixa dos lingotes 7040 descritas no exemplo 1. A chapa foi final mente envelhecida para se obter uma resistência o mais próximo possível da resistência da chapa A descrita no exemplo 1. As propriedades mecânicas da chapa H estão fornecidas na Tabela 7.

Tabela 7. Propriedades mecânicas da chapa H (medida a T/4), A resistência à corrosão sob tensão da chapa H foi testada na direção transversal curta seguindo a norma ASTM G49. O corpo de prova de tensão ST foi testado sob tensão de 248 MPa {36 ksi). Apenas uma entre três amostras não falhou em 40 dias de exposição. Esse resultado também enfatiza a excelente performance da chapa A do exemplo 1, para a qual nenhuma amostra falhou em 50 dias de exposição e sob uma maior tensão de 276 MPa (40 ksi).

Exemplo 4 Três lingotes foram fundidos, um de uma liga conforme a invenção (J), e dois das ligas de referência (K e L), com a seguinte composição {tabela 8): Tabela 8: composição (% em peso) dos fundidos Os lingotes foram então fresados e homogeneizados a 466 -488C (870-9101^). O lingote da invenção foi lamina do a quente até uma chapa com uma espessura de 16,9 cm (6,66 polegadas) de bitola final, e os lingotes de referência foram laminados a quente até uma chapa com uma espessura de 16,5 cm (6,5 polegadas). A temperatura de entrada da laminação a quente foi de 43TC (808T) para a chap a J. Para as chapas de referência, a temperatura de entrada da laminação a quente foi compreendida entre 410 e 435C (770 e 815Έ). As chapa s foram tratadas termicamente em solução com uma temperatura de enxãgüe de 477 -482C (890-900T) por 10 a 13 horas. As chapas fora m temperadas e estiradas com um alongamento de 2,25% (chapa J) e compreendeu entre 1,5 e 2,5% para as chapas de referência. O intervalo de tempo entre têmpera e estiramento foi de 64 minuto para a chapa J. A chapa J foi submetida a um envelhecimento de duas etapas: 6 horas a 116 - 127*0 (240-2601=) e 12 horas a 157 - 168*0 (315-3351=) e as condições padrão do envelhecimento de duas etapas conhecidas na técnica foram empregadas para as amostras de referência. O tratamento que resultou desse tratamento termomecânico foi T7451.

As amostras foram testadas mecanicamente para determinar suas propriedades mecânicas estáticas bem como sua resistência à propagação de fratura. O limite de tensão de escoamento, a tensão final e o alongamento na fratura são fornecidos na Tabela 9.

Tabela 9: Propriedades mecânicas estáticas das amostras Os resultados dos testes de resistência à fratura estão fornecidos na Tabela 10.

Tabela 10: Propriedades de resistência à fratura das amostras A chapa J da invenção apresentou resistência à fratura muito alta, particularmente nas direções S-L e T-L. A melhoria do K1C na direção S-L foi de mais de 10% quando comparado com a amostra J e quase 40% quando comparado com a amostra L.

Vantagens adicionais, características e modificações ocorrerão prontamente àqueles que são versados na técnica. Portanto, a invenção, em seus aspectos mais amplos, não é limitada a detalhes específicos, mostrados e descritos aqui. Conseqüentemente, várias modificações podem ser feitas sem sair do espírito ou do escopo do conceito geral da invenção conforme definido pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Todos os documentos referidos aqui estão especificamente incorporados aqui como referência em sua totalidade.

Conforme usado aqui e nas reivindicações a seguir, artigos tais como “o”, “a”, “um” e “uma” podem conotar singular ou plural.

Na presente descrição e nas reivindicações a seguir, até o ponto em que um valor numérico é enumerado, tal valor pretende referir-se ao valor exato, e a valores próximos àquele valor, que somam uma mudança substancial a partir do valor listado.

Claims (13)

1. Produto trabalhado de liga à base de alumínio Al-Zn-Cu-Mg laminado ou forjado, caracterizado por ter uma espessura de 50,8 a 254 mm, em que o produto foi tratado pela solubilização, têmpera e envelhecimento, e o produto consiste em (em % em peso): Zn: 6,6 - 7,0 Mg: 1,68-1,8 Cu: 1,7-2,0 Fe: 0-0,13 Si: 0-0,10 Ti: 0 - 0,06 Zr: 0,06-0,13 Cr: 0 - 0,04 Mn: 0 - 0,04 impurezas e outros elementos incidentais < 0,05 cada, com o restante de alumínio.

2. Produto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Ti: 0-0,05.

3. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que Fe < 0,07 e Si < 0,07.

4. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que Zn: 6,7-7,0.

5. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que Zn 6,72-6,98 Cu 1,75-2,0.

6. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o mencionado produto é um produto temperado superenvelhecido.

7. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o mencionado produto está no tratamento T74.

8. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o produto tem pelo menos uma das seguintes propriedades: a) uma vida mínima sem falha após o trincamento por corrosão sob tensão (SCC) de pelo menos 50 dias a um nível de tensão curto transversal (ST) de 275,8 MPa (40 ksi), b) uma tensão de escoamento convencional medida na direção L a um quarto da espessura de pelo menos (70 - 0,32t/25,4)*6,89 MPa (t sendo a espessura do produto em milímetros), c) tenacidade na direção L-T medida a um quarto da espessura de pelo menos (42 - 1,7t/25,4)*1,1 MPaVm (t sendo a espessura do produto em milímetros).

9. Produto de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender uma tensão de escoamento na direção L a um quarto da espessura que seja pelo menos (71 - 0,32t/25,4)*6,89 MPa (t sendo a espessura do produto em milímetros).

10. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que sua espessura é de 101,6 a 228,6 mm.

11. Processo para a produção de um produto trabalhado de liga à base de alumínio laminado ou forjado compreendendo as etapas de: a) fundir um lingote compreendendo Zn 6,6 - 7,0 Mg 1,68-1,8 Cu 1,7- 2,0 Fe 0-0,13 Si 0-0,10 Ti 0 - 0,06 Zr 0,06-0,13 Cr 0 - 0,04 Mn 0 - 0,04 impurezas e outros elementos incidentais < 0,05 cada, com o restante de alumínio. b) homogeneizar o mencionado lingote a 460 a 499° C; c) trabalhar a quente com uma temperatura de entrada de 338 a 441° C o referido lingote por laminação ou fo rjamento em uma chapa com uma espessura final de 50,8 a 254 mm; caracterizado por d) solubilizar e resfriar a mencionada chapa; e) estirar a mencionada chapa com um ajuste permanente de 1 a 4%; f) envelhecer a mencionada chapa pelo aquecimento a 110 a 121° C por 5 a 12 horas e 149 a 182° C por 5 a 30 horas, por um tempo equivalente t(eq) entre 31 e 56 horas, o tempo equivalente t(eq) sendo definido pela fórmula: onde T é a temperatura instantânea em K durante o recozi-mento e Tref é uma temperatura de referência selecionada a 150°C (423K), e t(eq) é expresso em horas.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o tempo equivalente t(eq) é de 33 a 44 horas.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o tempo entre o resfriamento e o estiramento é de não mais de 2 horas.