CH425241A - Procédé d'obtention d'un alliage de moulage à base d'aluminium et de manganèse - Google Patents

Description

  Procédé d'obtention d'un alliage de moulage<B>à</B> base     daluminium    et de manganèse    La présente invention a pour objet un procédé  d'obtention d'un alliage de moulage<B>à</B> base d'alu  minium et de manganèse, ainsi que les alliages ob  tenus par la mise en     #uvre    de ce procédé.  



  <B>Il</B> est connu que les alliages d'aluminium     conte-          nant        jusqu'à   <B>6</B>     %        et,        de        préférence,        environ    4     %        de     manganèse peuvent être utilisés pour obtenir des  objets résistant<B>à</B> des températures relativement éle  vées, de l'ordre de<B>650 à 7000 C.</B> Ces objets sont  généralement obtenus par tous les procédés de mou  lage connus et, plus particulièrement, par coulée en  coquille ou sous pression.  



  Il est également connu d'améliorer encore la tenue  <B>à</B> chaud de ces alliages en<B>y</B> ajoutant de faibles quan  tités d'autres métaux, tels que: le chrome, le cobalt,  le fer, le nickel, le titane, le vanadium, le zirconium.  



  Cependant, ces alliages offrent le grave incon  vénient de présenter une     coulabilité    médiocre et une  grande susceptibilité<B>à</B> la crique<B>à</B> chaud.  



  La coulabilité est l'aptitude d'un alliage,<B>à</B> l'état  liquide,<B>à</B> remplir rigoureusement l'espace qui lui est  offert,<B>à</B> savoir le volume compris entre les parois du  moule et les noyaux: elle est mesurée au moyen  d'une coquille possédant une rainure en forme de  spirale: plus la longueur de la portion de spirale ob  tenue dans des conditions données de température  de coulée et de température du moule est grande,  plus la     coulabilité    est élevée.  



  La susceptibilité<B>à</B> la crique<B>à</B> chaud est l'aptitude  d'un alliage<B>à</B> présenter des criques lorsque son re  trait<B>à</B> la solidification se trouve contrarié par la  forme même du moule. Elle est mesurée en coulant  en coquille une pièce comportant six barreaux paral  lèles de différentes longueurs reliés entre eux<B>à</B> chaque    extrémité.

   L'indice de     criquabilité    est calculé d'après  le     barême    suivant:  rupture du barreau<B>. . . . . . . 1</B>  crique importante<B>. . . . . . . . 0,75</B>  crique faible, visible<B>à</B>     l'#il    nu<B>. . . .<I>0,50</I></B>  crique visible seulement<B>à</B> la loupe<B>. . 0,25</B>  la somme des valeurs obtenues sur les six barreaux  de l'éprouvette constitue l'indice de     criquabilité.     



  Les objets considérés peuvent également être ob  tenus par matriçage,<B>à</B> partir de barres coulées ou       précorroyées.   <B>Il</B> a cependant été remarqué que l'al  liage<B>à</B> 4     ()/o    de manganèse, même s'il contient du fer  <B>à</B> une teneur aussi élevée que<B>0,65</B>     1%,    présente des  difficultés de nourrissage qui peuvent entraîner des  défauts dans les barres coulées, défauts qui peuvent  subsister même après     précorroyage.    Les travaux de  matriçage effectués sur de telles barres coulées ou       précorroyées    peuvent faire déboucher ces défauts en  surface, les aggraver,

   surtout dans le cas où la<B>dé-</B>  formation est faite parallèlement<B>à</B> l'axe de coulée ou  de corroyage, dans le cas du filage par exemple.  



  L'objet de la présente invention est un procédé  d'obtention d'un alliage de moulage<B>à</B> base d'alu  minium et de manganèse présentant une amélioration  de propriétés de coulabilité et mécaniques<B>à</B> chaud  et une réduction de la susceptibilité<B>à</B> la crique<B>à</B>  chaud et des difficultés de nourrissage.  



  Un autre objet de l'invention est constitué par les  alliages obtenus par la mise en     #uvre    de ce procédé.  L'invention a également pour objet l'utilisation  des alliages précédents sous forme de barres coulées  ou de barres     précorroyées,    pour la fabrication des  objets moulés.      Dans le procédé selon l'invention, on ajoute<B>à</B> un  alliage de moulage<B>à</B> base d'aluminium et de manga  nèse la quantité de silicium nécessaire pour porter la  teneur de cet élément<B>à</B> une valeur comprise entre  <B>0,3</B> et 2 %.  



  L'alliage selon l'invention a de préférence pour  composition:       Manganèse   <B>. . .</B> 2<B>à<I>6</I></B>     %          Silicium   <B>. . . .</B>     0,3   <B>à</B> 2     %     Fer<B>. . . . . 0 à 3</B> %  Nickel<B>. . . . 0 -à</B> 2     'D/o          Chrome   <B>. . . . 0 à 1</B>     %     Cobalt<B>. . . . 0 à 1</B>     'O/o          Titane   <B>. . . . 0 à</B>     0,5%     Vanadium<B>. . . 0 à<I>0,501o</I></B>  Zirconium<B>. . . 0 à</B>     0,501o          Impuretés   <B>. .

   .</B>     ne        dépassant        pas        0J        %        pour     le cuivre et le zinc, et<B>0,0501o</B>  pour le magnésium  Aluminium le complément<B>à 100</B>  L'invention ainsi définie, sera expliquée en détail,  dans ce qui suit,<B>à</B> l'aide d'exemples.  



  <B>11</B> a été considéré jusqu'ici que, dans les alliages  de moulage<B>à</B> base d'aluminium et de manganèse, le  silicium constituait une impureté nuisible dont il<B>im-</B>  porte de maintenir la teneur en dessous d'un ou deux  dixièmes pour cent.  



  On sait que, généralement, la solidification d'un  alliage s'effectue entre deux températures, l'une dite  <B> </B> de début de fusion<B> </B> que l'on a avantage<B>à</B> rendre  aussi élevée que possible, car elle constitue la limite  supérieure absolue de la température d'utilisation de  l'alliage, l'autre dite<B>  de</B> fin de fusion<B> </B> ou<B> </B> de     dé_     but de solidification<B> .</B> L'intervalle entre ces deux  températures, dit<B> </B> intervalle de solidification<B> </B> joue  un rôle important sur la façon dont se comporte le  métal dans le moule pendant le passage de l'état li  quide<B>à</B> l'état solide. Plus cet intervalle est restreint,  moins l'alliage est sensible<B>à</B> la crique<B>de</B> retrait.  



  L'addition de silicium, qui constitue le procédé  selon     Pinvention,    a pour effet de réduire l'intervalle  de solidification sans que, pour cela, la température  de début de fusion soit notablement abaissée.  



  Ainsi, dans le cas d'un alliage     aluminium-manga-          nèse    contenant<B>3</B> % de manganèse, la température de  début de fusion est de<B>6580 C</B> et la température de  fin de fusion de<B>6850 C.</B> L'addition,<B>à</B> l'alliage, de       0,5%.        de        silicium        ramène        cette        dernière        température     <B><I>à 6650</I></B>     C,    sans affecter la température de début de  fusion.     Lintervalle    de solidification passe de<B>280 C à</B>  20o<B>C.</B>  



  Dans le cas d'un alliage     aluminium-manganèse     contenant 4     1%    de manganèse, la température de<B>dé-</B>  but de fusion est de<B>6550</B>     C,    et la température de fin  de fusion de<B>7100 C.</B> L'addition,<B>à</B> l'alliage, de<B>0,8</B>     ()/o       de silicium ramène ces températures<B>à 6500 C</B> et  <B>6800 C:

  </B> l'intervalle de solidification passe de     55ç'   <B><I>C</I></B>  <B>à 300 C.</B> Si l'on augmente encore la teneur en sili  cium de l'alliage, on constate que la température de  fin de fusion passe par un minimum, légèrement  inférieur<B>à</B>     6801)   <B>C,</B> pour une teneur en silicium com  prise entre<B>1</B> et<B>1,5</B>     'O/o,    et qu'elle remonte ensuite  légèrement pour atteindre     6901,   <B>C</B> pour 2     11/o    de sili  cium et<B>7000 C</B> pour<B>3 %</B> de silicium.

   La température  de début de fusion décroît d'autant plus rapidement  que la teneur en silicium est plus forte: elle atteint  encore 6400<B>C</B> pour une teneur en silicium de<B>1</B>     1%,          mais        tombe   <B>à</B>     5900        C        pour    2     %        et        5751,        C        pour        2,

  5        %.          Les        teneurs        supérieures   <B>à</B> 2     1%        ne        présentent        guère     d'utilité.  



  L'influence favorable du silicium est plus appré  ciable encore lorsque la température de fin de fusion  est augmentée par la présence d'une autre addition  telle que le fer, le nickel, le cobalt: elle atteint<B>7100 C</B>       dans        le        cas        de        l'alliage        contenant   <B>3</B>     %        de        manganèse          et        1,5        1%        de        fer.     



  L'addition de silicium a corrélativement pour effet  d'abaisser de façon importante l'indice de     criquabi-          lité:    elle réduit, par conséquent, la sensibilité<B>à</B> la  crique des alliages<B>à</B> base     d'aluminium-manganèse.     



  Un exemple de l'amélioration que l'on peut at  tendre<B>à</B> cet égard d'une addition de silicium<B>à</B> un  alliage ternaire renfermant<B>3</B> % -de manganèse et  0,4     1%    de fer est donné par le tableau<B>NI,<I>1.</I></B>  
EMI0002.0080     
  
    <I>Tableau <SEP> <B>No <SEP> 1</B></I>
<tb>  Indice <SEP> de <SEP> criquabilité <SEP> pour
<tb>  une <SEP> température <SEP> de <SEP> coulée <SEP> <B>de:</B>
<tb>  11/o <SEP> de <SEP> silicium <SEP> <B>8000 <SEP> 720f,</B>
<tb>  0,20 <SEP> <B>3,5 <SEP> 2,6</B>
<tb>  0,45 <SEP> <B>1,6 <SEP> 1,35</B>
<tb>  <B>0,63 <SEP> <I>1,5</I> <SEP> l'O</B>       Enfin, l'addition de silicium, contrairement<B>à</B> ce  que l'on pourrait attendre, n'a pas d'effet nuisible sur  les caractéristiques mécaniques aux températures éle  vées.

   Bien au contraire, la limite élastique<B>E</B> et la  charge de rupture<B>à</B> chaud R sont améliorées ainsi  qu'il résulte du tableau     No    2 qui concerne un alliage  <B>à</B> 4     %        de        manganèse        et   <B>à</B>     0,

  4        9/o        de        fer        dont        la        teneur     en silicium a été relevée de<B>0J</B> % qui existaient     pri-          mitivement   <B>à</B>     titre        d'impuretés,   <B>à</B>     0,50%        par        addition     <B>de</B> silicium.

    
EMI0002.0100     
  
    <I>Tableau <SEP> <B>No</B> <SEP> 2</I>
<tb>  Eprouvettes <SEP> coulées
<tb>  en <SEP> sable <SEP> en <SEP> coquilles
<tb>  R <SEP> <B>E</B> <SEP> (0,002) <SEP> R <SEP> <B>E</B> <SEP> (0,002)
<tb>  silicium <SEP> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> kg/mm2
<tb>  <B>0,10</B> <SEP> 2 <SEP> <B>0,8 <SEP> 1,7 <SEP> 0,7</B>
<tb>  <B><I>0,50</I> <SEP> 2,5 <SEP> l'o <SEP> 2,5 <SEP> 0,9</B>         La limite élastique<B>E</B> est donnée pour un     allonge-          ment        permanent        de        0,002        %.     



  L'addition de silicium peut s'opérer par tout pro  <B>cédé</B> connu: addition de silicium métallique, addi  tion d'un alliage mère binaire on complexe.  



  Les additions de titane, de vanadium et de zirco  nium provoquent un affinage du grain et une amé  lioration des caractéristiques mécaniques et de la  tenue<B>à</B> chaud de l'alliage; cependant, la teneur, pour  chacun de ces métaux, doit être limitée<B>à 0,5</B> %, des  teneurs supérieures amenant une réduction de la     fusi-          bilité    et donc de la coulabilité et de l'aptitude au  moulage.  



  Tous les alliages décrits s'appliquent particulière  ment bien au moulage d'objets devant résister<B>à</B> des  températures élevées. Le moulage peut se faire avec  ou sans application de pression, ou en dépression.  Ils s'appliquent également<B>à</B> l'obtention de tels objets  par matriçage,<B>à</B> partir de barres coulées ou     pré-          corroyées:    aucune difficulté de     nourissage    n'est ob  servée.

Claims (1)

1. <B>REVENDICATIONS</B> <B>1.</B> Procédé d'obtention d'un alliage de moulage<B>à</B> base d'aluminium et de manganèse présentant une amélioration des propriétés de coulabilité; et méca niques<B>à</B> chaud, et une réduction de la susceptibilité <B>à</B> la crique<B>à</B> chaud et des difficultés de nourrissage caractérisé en ce que l'on ajoute<B>à</B> un alliage<B>à</B> base d'aluminium et de manganèse la quantité de silicium nécessaire pour porter la teneur de cet élément<B>à</B> une valeur comprise entre<B>0,3</B> et 2%. II. Alliage obtenu par le procédé selon la revendi cation<B>1.</B> III. Utilisation de l'alliage selon la revendication <B>C</B> <B>11,</B> sous forme de barres coulées ou de barres pré- corroyées, pour la fabrication d'objets moulés.

   SOUS-REVENDICATIONS <B>1.</B> Alliage selon la revendication<B>Il</B> de composition Manganèse <B>. . .</B> 2<B>à 6</B> % Silicium<B>. . . . 0,3 à</B> 2 19/o Fer<B>. . . . . 0 à 3</B> (1/o Nickel <B>. . . . 0 à</B> 2 % Chrome <B>. . . . 0 à 1</B> % Cobalt<B>. . . . 0 à 1</B> 1)/o Titane <B>. . . . 0 à</B> 0,5-% Vanadium<B>. . . 0 à</B> 0,511/o Zirconium<B>. . .

   0 à</B> 0,51)/o Impuretés <B>. . .</B> ne dépassant pas 0J % pour le cuivre et le zinc et<B>M</B> pour<B>le</B> magnésium. Aluminium le complément <B>à</B> 100 % 2. Alliage selon la revendication II qui a pour compo sition.

   Manganèse<B>. . . 3 à</B> 4 % Fer<B>. . . . . 0,3 à 0,5</B> 11/o Silicium <B>. . . .</B> 0,4 <B>à</B> 0,6 % Impuretés <B>. . .</B> ne dépassant pas 0J % pour le cuivre et le zinc, et 0,05% pour le magnésium.

   Aluminium le complément<B>à 100</B>