Procédé de fabrication d'un alliage à base d'aluminium et alliage obtenu par mise en - aeuvre dudit procédé La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un alliage à base d'aluminium et contenant du magnésium comme constituant princi pal de l'alliage en dehors de l'aluminium. Elle se rapporte en outre à un alliage obtenu par mise en oeuvre dudit procédé.
Comme on le sait, le sodium est très fréquem ment présent dans les alliages d'aluminium, comme impureté en proportion rarement supérieure à 0,005 % et le plus souvent de 0,0005 % à 0,004 0/0. Dans certains alliages d'aluminium, ce sodium consti tuant une impureté n'est pas particulièrement nui sible,
mais on a trouvé récemment que la tendance au fendillement et la fragilité à chaud constatée dans les alliages à base d'aluminium contenant du magné sium comme constituant principal en dehors de l'alu- minium, notamment en proportion d'au moins 1 % en poids, est due à la présence dans cet alliage de faibles proportions de sodium.
On a découvert que l'on peut réduire très consi dérablement ou éliminer complètement les effets nuisibles du sodium dans ces alliages en leur incor porant une proportion de bismuth comprise entre 0,002 et 0,02 % en poids.
On a constaté que pour neutraliser l'effet des te neurs de sodium qui se rencontrent normalement dans ces alliages, c'est-à-dire de 0,0005 % à 0,005 %, les proportions de bismuth mentionnées donnent des résultats satisfaisants.
Une proportion de bismuth de 0,002 % en poids a été reconnue comme don- nant des résultats avantageux,
particulièrement dans le cas des alliages qui contiennent 5 % ou plus de magnésium.
Le bismuth peut être incorporé en ajoutant à l'al liage en fusion les quantités appropriées de bismuth métallique ou d'alliage durcisseur au bismuth (c'est- à-dire de l'aluminium pur du commerce avec 2% de bismuth). On peut également ajouter certains composés du bismuth à la coulée.
<I>Exemple 1</I> Une fonte d'alliage fut préparée par addition à un alliage suivant la spécification britannique N6 (c'est-à-dire avec une teneur en magnésium d'environ 5 % et contenant 0,0033 % de sodium), de 0,02 0/0 de bismuth.
L'alliage fut fondu de façon à former un bloc pouvant être laminé par le procédé cou rant semi-continu de fonte et fut ensuitè laminé à chaud jusqu'à ce qu'on obtienne l'épaisseur finale normale (c'est-à-dire une réduction de 90 0/0) avant de procéder au laminage à froid, toutes ces opéra tions étant effectuées sans qu'aucun signe visible de craquelures inacceptable apparaisse.
Un alliage té- moin, par contre, contenant 0,038 % de sodium mais sans addition voulue de bismuth (bismuth non détecté chimiquement), s'est fortement craquelé,
après une réduction de 15 % seulement dans l'épais- seur au laminage à chaud dans les conditions iden tiques et dut être rejeté comme ne pouvant pas con venir pour un autre laminage.
Un essai d'absorption d'hydrogène fut ensuite ef fectué sur ces deux alliages à une température de 450,1 C et sous une pression de 4 atmosphères, les deux alliages ayant été préalablement pressés à chaud de façon à ce qu'ils ne présentent aucune porosité appréciable. Les résultats de l'essai furent de 0,21 cm3 pour 100 gr pour l'alliage contenant du bis muth et de 1,64 cms pour 100 gr pour l'alliage de type courant sans l'addition de bismuth.
Un essai semblable effectué sous une pression de 9 atmo sphères a donné les chiffres de 0,27 cm3 pour 100 gr pour le premier alliage et 1,80 ce pour 100 gr pour l'alliage de type courant.
<I>Exemple 2</I> Une quantité importante d'une fonte d'un alliage correspondant à la spécification britannique N6 fut traitée avec une quantité modérée de chlore, puis fut fondue avec le procédé semi-continu de façon à former des blocs ayant 203 mm d'épaisseur et des tinés à être laminés. On avait constaté que le métal avait une teneur de sodium d'environ 0,002 a/o. Pendant le laminage à chaud pour amener les blocs à une épaisseur de 6 mm 3, il se produisit des cra quelures importantes dans l'intéreur et en surface.
Environ 25 % du métal a dû être rebuté dès le début du traitement en raison de cet inconvénient et le reste du métal a dû être ébarbé à la fin du laminage à chaud, ce qui est une opération coûteuse.
Une seconde fonte semblable fut traitée très for tement par de l'hexachloréthane, le résultat étant que la teneur en sodium fut réduite à moins de 0,001 %. Ce métal fut laminé à chaud et ramené à une épais seur de 6 mm 3 d'une façon satisfaisante, sans don ner lieu à aucun rejet et, à la fin de l'opération, n'a nécessité qu'un très léger ébarbage.
Une troisième fonte semblable ne reçut aucun traitement sauf qu'on lui ajouta une proportion de 0,01 % de bismuth grâce à une addition de la pro- portion correspondante d'un alliage durcisseur à 2 1% de bismuth.
Le métal possédait une teneur de sodium d'environ 0,002 % mais néanmoins fut laminé de façon satisfaisante jusqu'à une épaisseur de 6 mm 3 et s'est montré comparable en qualité avec la se conde coulée. Les alliages de ces trois coulées d'essai furent laminés à froid jusqu'à former des feuilles d'une épaisseur de 0,91 mm.
Les propriétés méca niques à froid de ces feuilles dans les deux condi tions de brut de fonte et de recuit furent toutes
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Résistance
<tb> Traitement <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> Allongement
<tb> sodium <SEP> ro/o <SEP> kg/mm<B>'-' <SEP> V</B>o
<tb> Fondant <SEP> puis <SEP> dégazage <SEP> <B>...</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,0005 <SEP> 35,12 <SEP> 18,6
<tb> Contamination <SEP> par <SEP> le <SEP> sodium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 0,002 <SEP> 22,52 <SEP> 3,3
<tb> Contamination <SEP> par <SEP> le <SEP> sodium <SEP> et <SEP> traitement
<tb> par <SEP> 0,01 <SEP> 1% <SEP> de <SEP> bismuth <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,002 <SEP> 34,65 <SEP> 18,7 Les alliages correspondant à la spécification bri tannique LM10 sont connus pour présenter des pro priétés extrêmement satisfaisantes à la fois en ce qui concerne la résistance limite à la traction et une faculté d'allongement élevée.
Leur emploi néanmoins est quelque peu restreint parce qu'ils ont une ten dance dans la pratique à se comporter d'une façon semblables, mais les résultats des essais de traction à chaud à une température de 450,, C furent les suivantes:
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Résistance
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> Allongement
<tb> sodium <SEP> 'Vo <SEP> kg/mm' <SEP> "/o
<tb> Traitement <SEP> léger
<tb> (chlore) <SEP> .... <SEP> 0,002 <SEP> 3,5 <SEP> 77
<tb> Traitement <SEP> fort
<tb> hexachloréthane <SEP> < <SEP> 0,001 <SEP> 3,9 <SEP> 160
<tb> Addition <SEP> de <SEP> bis muth <SEP> (0,010/0) <SEP> 0,002 <SEP> 3,9 <SEP> 152 Un essai d'absorption d'hydrogène fut ensuite effectué sur ces trois alliages à 450 C sous une pres sion de 4 atmosphères et donna comme résultat 0,48, 0,04 et 0,01 cm3 par 100 gr. pour les alliages traités par le chlore, l'hexachloréthane et le bismuth, res pectivement.
<I>Exemple 3</I> Une fonte correspondant à- la spécification britan nique LM10 et ayant la composition nominale sui vante
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Magnésium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP> %
<tb> Titane <SEP> <B>.....</B> <SEP> 0,03 <SEP> 0/0
<tb> Bore <SEP> <B>... <SEP> ....</B> <SEP> . <SEP> <B>.......</B> <SEP> 0,01 <SEP> 0/0
<tb> Béryllium <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,04% et faite avec une base d'aluminium pur à.
99,7 0/0 fut traitée d'une façon très complète avec un fon dant de carnallite pure anhydre puis fut traitée avec de l'hexachloréthane. Des barres d'essai furent fon dues avec ces alliages dans des moules à sable (type DTD). Une faible addition de sodium fut effectuée dans la coulée et de nouvelles barres furent fondues.
Finalement une addition de 0,01 % de bismuth fut faite dans la coulée sous la forme d'un alliage dur- cisseur d'aluminium à 2'% et un troisième jeu de barres d'essai fut fondu.
Ces barres, après un trai tement à chaud à 430 C pendant 16 heures pour rendre solubles les constituants de durcissement et après une trempe dans l'huile, présentaient les pro priétés (moyennes) suivantes irrégulière. Néanmoins, si l'on fait une addition de bismuth de 0,005 '% à 0,02 % en poids dans cet alliage, on constate que l'on obtient des propriétés améliorées et un comportement beaucoup plus ré gulier.
On peut en conclure que la présente inven tion permettra de généraliser l'emploi de ce type d'alliage.
Process for manufacturing an aluminum-based alloy and an alloy obtained by carrying out said process The present invention relates to a process for manufacturing an aluminum-based alloy containing magnesium as the main constituent of the alloy apart from aluminum. It also relates to an alloy obtained by carrying out said process.
As is known, sodium is very frequently present in aluminum alloys, as an impurity in a proportion rarely greater than 0.005% and most often from 0.0005% to 0.004%. In certain aluminum alloys, this sodium constituting an impurity is not particularly harmful,
but it has recently been found that the tendency to crack and the hot brittleness observed in aluminum-based alloys containing magnesium as the main constituent apart from aluminum, in particular in a proportion of at least 1% in weight, is due to the presence in this alloy of small proportions of sodium.
It has been discovered that the deleterious effects of sodium in these alloys can be reduced very considerably or completely eliminated by including them in a proportion of bismuth of between 0.002 and 0.02% by weight.
It has been found that in order to neutralize the effect of the sodium contents which are normally found in these alloys, that is to say from 0.0005% to 0.005%, the proportions of bismuth mentioned give satisfactory results.
A proportion of bismuth of 0.002% by weight has been recognized as giving advantageous results,
especially in the case of alloys which contain 5% or more of magnesium.
Bismuth can be incorporated by adding to the molten alloy the appropriate amounts of metallic bismuth or bismuth hardening alloy (i.e., pure commercial aluminum with 2% bismuth). Certain bismuth compounds can also be added to the melt.
<I> Example 1 </I> An alloy melt was prepared by addition to an alloy according to British specification N6 (i.e. with a magnesium content of about 5% and containing 0.0033% sodium), 0.02% bismuth.
The alloy was melted to form a block which could be rolled by the semi-continuous current process of melting and was then hot rolled until the final normal thickness was obtained (i.e. say a reduction of 90%) before proceeding with cold rolling, all these operations being carried out without any visible sign of unacceptable cracking appearing.
A control alloy, on the other hand, containing 0.038% sodium but without the desired addition of bismuth (bismuth not chemically detected), cracked strongly,
after a reduction of only 15% in hot rolling thickness under identical conditions and had to be rejected as unsuitable for further rolling.
A hydrogen absorption test was then carried out on these two alloys at a temperature of 450.1 ° C. and under a pressure of 4 atmospheres, the two alloys having been previously hot pressed so that they did not exhibit no appreciable porosity. The results of the test were 0.21 cc per 100 g for the alloy containing bis muth and 1.64 cm 3 per 100 g for the common type alloy without the addition of bismuth.
A similar test carried out at a pressure of 9 atmospheres gave the figures of 0.27 cc per 100 g for the first alloy and 1.80 cc per 100 g for the common type alloy.
<I> Example 2 </I> A large quantity of a cast iron of an alloy corresponding to the British specification N6 was treated with a moderate quantity of chlorine, then was melted with the semi-continuous process to form blocks 203 mm thick and tines to be rolled. The metal was found to have a sodium content of about 0.002 a / o. During the hot rolling to bring the blocks to a thickness of 6 mm 3, significant cracks occurred in the interior and on the surface.
About 25% of the metal had to be scrapped at the start of processing due to this inconvenience and the rest of the metal had to be scrapped at the end of hot rolling, which is an expensive operation.
A second similar cast iron was treated very severely with hexachloroethane, the result being that the sodium content was reduced to less than 0.001%. This metal was hot rolled and reduced to a thickness of 6 mm 3 in a satisfactory manner, without giving rise to any rejections and, at the end of the operation, required only very slight deburring.
A third similar cast iron received no treatment except that 0.01% bismuth was added to it by adding the corresponding proportion of a 21% bismuth hardening alloy.
The metal had a sodium content of about 0.002% but nevertheless was rolled satisfactorily to a thickness of 6 mm 3 and was found to be comparable in quality with the second casting. The alloys of these three test castings were cold rolled to form sheets with a thickness of 0.91 mm.
The cold mechanical properties of these sheets under the two conditions of asphalt and annealing were all
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Resistance
<tb> Treatment <SEP> Content <SEP> in <SEP> to <SEP> the <SEP> traction <SEP> Elongation
<tb> sodium <SEP> ro / o <SEP> kg / mm <B> '-' <SEP> V </B> o
<tb> Fondant <SEP> then <SEP> degassing <SEP> <B> ... </B> <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 0.0005 <SEP> 35.12 <SEP> 18.6
<tb> Contamination <SEP> by <SEP> sodium <SEP> <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP> 0.002 <SEP> 22.52 <SEP> 3.3
<tb> Contamination <SEP> by <SEP> the <SEP> sodium <SEP> and <SEP> treatment
<tb> by <SEP> 0.01 <SEP> 1% <SEP> of <SEP> bismuth <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 0.002 <SEP> 34.65 <SEP> 18.7 Alloys corresponding to the British specification LM10 are known to exhibit extremely satisfactory properties both with regard to ultimate tensile strength and flexibility. high elongation.
Their use, however, is somewhat restricted because they have a tendency in practice to behave in a similar fashion, but the results of hot tensile tests at a temperature of 450 ° C were as follows:
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Resistance
<tb> Content <SEP> in <SEP> to <SEP> the <SEP> tension <SEP> Elongation
<tb> sodium <SEP> 'Vo <SEP> kg / mm' <SEP> "/ o
<tb> Light <SEP> treatment
<tb> (chlorine) <SEP> .... <SEP> 0.002 <SEP> 3.5 <SEP> 77
<tb> Strong <SEP> treatment
<tb> hexachloroethane <SEP> <<SEP> 0.001 <SEP> 3.9 <SEP> 160
<tb> Addition <SEP> of <SEP> bis muth <SEP> (0.010 / 0) <SEP> 0.002 <SEP> 3.9 <SEP> 152 A hydrogen absorption test was then carried out on these three alloys at 450 ° C. under a pressure of 4 atmospheres and gave as result 0.48, 0.04 and 0.01 cm3 per 100 gr. for alloys treated with chlorine, hexachloroethane and bismuth, respectively.
<I> Example 3 </I> A font corresponding to the British specification LM10 and having the following nominal composition
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Magnesium <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP>%
<tb> Titanium <SEP> <B> ..... </B> <SEP> 0.03 <SEP> 0/0
<tb> Bore <SEP> <B> ... <SEP> .... </B> <SEP>. <SEP> <B> ....... </B> <SEP> 0.01 <SEP> 0/0
<tb> Beryllium <SEP> <B> ...... </B> <SEP> 0.04% and made with a base of pure aluminum at.
99.7% was treated very thoroughly with a pure anhydrous carnallite fondant and then treated with hexachloroethane. Test bars were cast with these alloys in sand molds (type DTD). A small addition of sodium was made to the melt and new bars were melted.
Finally an addition of 0.01% bismuth was made to the melt as a 2% aluminum hardening alloy and a third set of test bars was melted.
These bars, after heat treatment at 430 ° C. for 16 hours to make the hardening constituents soluble and after quenching in oil, exhibited the following (average) irregular properties. However, if we add 0.005% to 0.02% by weight of bismuth in this alloy, it is found that improved properties and much smoother behavior are obtained.
It can be concluded that the present invention will make it possible to generalize the use of this type of alloy.