Alliage d'aluminium pour corps creux sous pression

Abstract

 L'invention concerne un alliage de la série 7000 et un traitement thermique spécifique en vue de la fabrication de corps creux sous pression, et en particulier, de bouteilles métalliques pour gaz comprimés.
L'alliage contient en poids % :






















Le revenu final est de préférence pratiqué en 3 étapes :

- 1ère étape entre 105 et 120°C pendant 6 à 12h

- 2ème étape : entre 170 et 190°C pendant 0,5 à 20h

- 3ème étape : entre 105 et 120°C pendant 12 à 36h.

Description

[0001] L'invention concerne un alliage d'Al utilisable pour la fabrication de corps creux sous pression, et en particulier, de bouteilles métalliques pour gaz comprimés.

[0002] Dans sa demande EP-A-0257167, la demanderesse a revendiqué un alliage type 7000 particulièrement adapté à l'emploi considéré ci-dessus.

[0003] Cependant, celle-ci s'est aperçue que dans certains cas, la modification de la composition chimique d'une part et du traitement thermique final d'autre part permettent d'améliorer les caractéristiques d'éclatement (faciès de la déchirure) en conservant le niveau de caractéristiques mécaniques et de résistance à la corrosion sous contrainte requises.

[0004] Les alliages selon l'invention possèdent donc la composition pondérale suivante (en %) :






















Reste : AI

[0005] La teneur en Mg est tenue de préférence en dessous de 2%, et même 1,95%, et la teneur en Zr est de préférence comprise entre 0,10 et 0,18%, les teneurs en Fe+Si étant ≦ 0,25% avec Fe Z 0,12%, une teneur en Mn Z 0,10 % et/ou la teneur en Zn - 6,75.

[0006] Si la teneur en Zrestsupérieure à 0,25%, on constate la présence de gros précipités qui induisent de graves difficultés lors de la coulée et la structure est non recristallisée. Pour les teneurs en Zr Z 0,10%, la structure est recristallisée, mais à gros grains.

[0007] Le procédé de fabrication et de contrôle sont semblables à ceux décrits dans EP-A-0257167, mais, de préférence, le traitement de revenu final type T73 est remplacé par un revenu en 3 étapes, la lère étape étant effectuée entre 105 et 120°C pendant 6 à 12 h, la 2ème étape étant effectuée entre 170 et 190°C pendant 0,5 à 20 h et la 3ème étape étant effectuée entre 105 et 120°C, pendant 12 à 36 h.

[0008] Ces étapes peuvent être effectuées de manière continue ou discontinue (retour à la température ambiante entre chacune d'elles ou certaines d'entre elles).

[0009] Les durées et températures effectivement utilisées sont choisies par l'homme de métier de manière à obtenir à la fois une conductibilité électrique élevée (correspondant à une bonne résistance à la corrosion sous tension) et une limite élastique élevée.

[0010] L'amélioration des caractéristiques de fissuration est probablement due, mais c'est là une hypothèse, au fait que la structure est mieux recristallisée (le Zr étant un élément anti-recristallisant moins puissant que le Cr), la perte relative de résistance à la corrosion sous tension étant compensée par le revenu final triple.

[0011] L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants :

Exemple 1 - Remplacement du Cr par le Zr pour des revenus bipaliers type T73.

[0012] Deux alliages, l'un conforme à la demande EP-A-0257167- alliage 1, l'autre semblable mis à part le fait qu'on a remplacé le chrome par le zirconium -alliage 2- ont été élaborés et transformés en bouteilles de 6 litres suivant la gamme de fabrication ci-après :

Coulée de billettes de diamètre 165 mm

Sciage en lopins

Réchauffage des lopins

Filage inverse à chaud d'étuis

Etirage à chaud

Etirage à froid

Usinage du fond

Mise à longueur

Ogivage à chaud

Perçage du goulot et usinage

Décapage

Mise en solution

Trempe

Revenu 6h à 105°C + 15h à 170°C.

[0013] La composition pondérale (en %) de ces 2 alliages est donnée dans le tableau suivant :

[0014] Les caractéristiques obtenues sur les bouteilles correspondantes sont les suivantes :

[0015] Dans des conditions pour lesquelles les caractéristiques de l'éclatement sont correctes (fissure longitudinale dans sa plus grande partie, non ramifiée, limitée à un secteur d'angle ± 90° autour de la fissure principale, limitée vers le fond et vers le goulot à des zones dont l'épaisseur est inférieure à 1,5 fois l'épaisseur du corps), la longueur développée de la fissure a été remarquée comme un bon indice de l'aptitude à l'éclatement : plus la fissure est longue, plus on se rapproche des conditions pour lesquelles l'éclatement serait mauvais.

[0016] Les résultats présentés ci-dessus montrent que le remplacement du chrome par du zirconium permet d'améliorer très sensiblement la qualité de l'éclatement, mais au détriment de la résistance à la corrosion sous contrainte et, faiblement, de la résistance mécanique. Toutefois, les deux séries de bouteilles sont adaptées à l'emploi.

[0017] Pour un type de revenu donné, en l'occurrence un revenu bipalier, la résistance mécanique et la résistance à la corrosion sous contrainte sont liées de façon biunivoque, ce qui fait qu'il vaut mieux parler d'une perte sur le compromis résistance mécanique/résistance à la corrosion sous contrainte. Autrement dit, le remplacement du chrome par le zirconium affecte négativement la résistance à la corrosion ou la résistance mécanique, selon la durée du maintien au deuxième palier que l'on choisit.

Exemple 2 - Utilisation d'un revenu en 3 étapes.

[0018] L'exemple suivant montre le gain que l'on peut obtenir en effectuant un revenu en trois étapes sur les bouteilles fabriquées dans l'alliage 2 selon la gamme de l'exemple précédent.

[0019] La conductivité électrique est prise comme indicateur de la résistance à la corrosion sous contrainte, conformément à une pratique courante. Toutes les valeurs du tableau ci-dessous sont des moyennes de 3 valeurs individuelles.

[0020] A l'aide de ce tableau, on peut établir les points suivants :

- le revenu à 3 étapes permet d'améliorer le compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique. Entre le revenu A et le revenu C, la conductivité augmente de manière importante, avec un léger gain de résistance mécanique. L'augmentation de conductivité se traduit bien par une augmentation de la résistance à la corrosion sous contrainte puisqu'on n'a pas de rupture à 60 j sous 280 MPa.

- le revenu tri-paliers avec un deuxième palier à 190°C conduit à un compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique à peine meilleur que celui obtenu avec un revenu bipalier. Le domaine de température intéressant pour le deuxième palier est donc limité vers le haut à 190°C.

- grâce au revenu tri-paliers, le compromis résistance à la corrosion sous contrainte/résistance mécanique obtenu avec l'alliage 2 est équivalent à celui obtenu avec l'alliage 1 traité avec un revenu bi-palier. On bénéficie alors pleinement de l'influence du zirconium sur la qualité de l'éclatement, puisque la longueur moyenne des fissures est passée de 497 mm avec l'alliage au chrome à 430 mm avec l'alliage au zirconium.

Revendications

1. Utilisation d'un alliage contenant en poids %


pour la fabrication de corps creux sous pression.

2. Utilisation d'un alliage d'AI selon la revendication 1, ayant une teneur en Mg ≦ 2,0.

3. Utilisation d'un alliage d'AI selon l'une des rev. 1 ou 2, ayant une teneur en Mg ≦ 1,95 %.

4. Utilisation d'un alliage d'AI selon l'une des revendications 1 ou 3, ayant une teneur en Zn ≧ 6,75.

5. Utilisation d'un alliage selon l'une des revendications 1 à 4, ayant des teneurs en Fe et Si telles que Fe - 0,12% et Fe+Si ≦ 0,25%.

6. Utilisation d'un alliage selon l'une des revendications 1 à 5, ayant une teneur en Mn ≦ 0,10%.

7. Utilisation d'un alliage selon l'une des rev. 1 à 6 ayant une teneur en Zr comprise entre 0,10 et 0,18.

8. Procédé de fabrication de corps creux selon l'une des rev. 1 à 7 caractérisé en ce que le revenu final est effectué en 3 étapes :

1 ère étape : entre 105 et 120°C pendant 6 à 12 h

2ème étape : entre 170 et 190°C pendant 0,5 à 20 h

3ème étape : entre 105 et 120°C pendant 12 à 36 h.