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La presente etude a ete realisee dans le but d'en arriver a une meilleure comprehension de l'influence des traitements thermiques sur lit de sable fluidise sur les proprietes elastiques ainsi que des indices de niveau de qualite des moules servant a la fonte des alliages A356.2 et B319.2. Pour des fins de validation, l'utilisation de fours a lit de sable fluidise dans les applications industrielles pour le traitement thermique des moules A356.2 et B319.2, les proprietes elastiques et les indices du niveau de qualite de ces alliages sont correles avec les parametres metallurgiques les plus communs les influencant. L'etude de ces variables comprend la modification de strontium, le raffinage du grain, le temps requis lors de la mise en solution, les parametres de vieillissement et des moyens utilises au refroidissement. La technologie traditionnelle de traitement thermique, s'appliquant au systeme de circulation d'air des fours a convection, a ete utilisee afin d'etablir une comparaison pertinente avec le lit de sable fluidise pour le traitement thermique des alliages etudies dans le but d'obtenir des cycles de vieillissement T6 en continu ou cycles multi-gradues. Un tableau de donnees qualitatives a ete utilise pour predire et/ou selectionner les conditions optimales de traitement thermique ainsi que les techniques a appliquer dans l'industrie afin d'obtenir les proprietes optimales requises pour les applications en ingenierie notamment. Les resultats ont revele que les valeurs de resistance obtenues pour les alliages 319 et 356 en utilisant 16 sont plus sensibles au traitement thermique sur lit de sable fluidise (FB) que lors d'un traitement classique dans un four a convection (FC) pour des durees de traitement en solution allant jusqu'a 8 heures. Au-dela de cette periode, aucune difference notable dans les proprietes n'a ete observee avec les deux techniques. Une augmentation significative de la resistance a ete observee dans les echantillons traites thermiquement sur lit de sable fluidise, apres un court temps de vieillissement situe entre de 0,5 et 1 heure et meme pouvant aller jusqu'a 5 heures. Les alliages 319 montrent des signes d'usure prematuree apres 8 heures de vieillissement a l'aide d'un four conventionnel, tandis qu'avec un traitement sur lit de sable fluidise, l'usure n'apparait seulement qu'apres 12 heures. L'analyse des proprietes d'elasticite en termes d'indice de qualite a demontre que les deux alliages 319 et 356 modifiees et non modifiees ont le meme niveau de qualite ou plus eleve, apres seulement 2 heures de traitement dans un lit de sable fluidise, comparativement a 10 heures en utilisant un traitement avec des fours a convection (FC). Les indices de qualite des alliages 356 sont plus sensibles a la technique du lit de sable fluidise que pour les alliages 319 grâce a un temps de vieillissement plus long pouvant aller jusqu'a 5 heures. Cependant, les alliages 319 traites thermiquement sur lit de sable fluidise demontrent de meilleurs indices de qualite que ceux obtenus avec un four a convection apres 0,5 heures de vieillissement et des temps de traitement en solution d'un maximum de 5 heures. En ce qui concerne les tableaux de donnees qualitatives des alliages 319, les echantillons traites thermiquement montrent que l'augmentation du temps de vieillissement atteint son niveau maximal de resistance apres 8 heures dans un four a convection (FC) et apres 12 heures sur un lit de sable fluidise (FB), il y a donc une augmentation du niveau de resistance de l'alliage avec une diminution de ses indices de qualite pour la meme duree de traitement thermique en solution. L'analyse statistique des resultats revele que la modification et le niveau de temperature de chauffage pour la technique de traitement thermique ont le plus d'effets positifs sur les indices de qualite des alliages 356. L'analyse des diagrammes d'interaction confirme que les indices de qualite des alliages 356, comparativement aux alliages 319, sont plus sensibles a la technique de lit de sable fluidise qu'aux techniques de traitement thermique des fours conventionnels. Les caracteristiques des particules Si des alliages etudies demontrent que la plus petite taille des particules est obtenue apres un traitement thermique en solution en utilisant un lit de sable fluidise, la solution optimale de traitement thermique etant de 0,5 heure pour les alliages modifies et jusqu'a 5 heures pour les alliages non modifies. Le traitement sur lit de sable fluidise resulte en des particules Si fragmentees en raison des effets du niveau de temperature eleve associe a cette technique. En ce qui a trait aux caracteristiques de durcissement des precipites, il existe une relation directe entre le niveau de temperature et la dispersion des precipites pendant le traitement de vieillissement. Le niveau de temperature dans un lit de sable fluidise conduit a la formation des precipites plus stable, ou des zones GP, pendant la phase de chauffage pour atteindre la temperature de vieillissement. Ces precipites peuvent agir comme des zones propices pour la nucleation heterogene d'autres precipites. L'utilisation d'un lit de sable fluidise pour les traitements de refroidissement et de vieillissement des moules destines a la fonte des alliages A356.2 et B319.2 demontre des rendements YS (limite elastique) et UTS (limite ultime) superieurs par rapport aux alliages places dans les fours conventionnels. Les valeurs de resistance des alliages A356 et B319 qui ont ete traites selon le traitement T6 sont meilleures lorsqu'ils sont immerges dans l'eau comparativement a ceux trempes dans le lit de sable fluidise et places dans des fours conventionnels. Alors que, pour les memes conditions de vieillissement (170 °C pendant 4 heures), l'immersion des alliages 319 et 356 dans un lit de sable fluidise revele de meilleures valeurs de resistance que ceux trempes dans l'eau. En se basant sur les tableaux de donnees qualitatives developpes pour les alliages en condition d'immersion, nous obtenons des indices de qualite superieurs avec des alliages immerges dans l'eau et places dans des fours conventionnels pour alliages A356 et B319 immerges en solution de cycle de vieillissement T6. Le facteur de modification a l'effet le plus significatif sur les resultats de qualite des alliages etudies pour tous les cycles de traitement thermique en lien avec les autres parametres metallurgiques. Les donnees recueillies pour alliages etudies, soumis a plusieurs cycles de vieillissement T7/T6, revelent que les resultats sur les niveaux de resistance obtenus apres le traitement de vieillissement en continu T6 de l'alliage A356 ne se sont pas ameliorees avec des cycles de vieillissement a temperatures gradues, ce qui indique que les proprietes optimales sont obtenues par le traitement de vieillissement T6. Ainsi, les valeurs optimales de resistance pour les alliages B319.2 sont obtenues en utilisant des cycles de vieillissement a temperatures multiples de type T7/T6 tels qu'a 230 °C pendant 2 heures suivi par 180 °C pendant 8 heures (SA32), comparativement a un traitement de vieillissement T6. Pour les cycles de vieillissement a temperature multiple T7/T6, le facteur de modification a le role le plus important dans l'amelioration des valeurs d'indice de qualite des alliages 356 et 319. Les alliages traites au lit de sable fluidise ont les valeurs de resistance les plus elevees pour tous les cycles de traitement thermique en comparaison a ceux obtenues pour les alliages traites au four conventionnel. Le lit de sable fluidise n'a pas d'effet significatif sur les valeurs d'indice de qualite des alliages 319 en comparaison au four conventionnel. En ce qui concerne les diagrammes d'interaction pour les cycles de vieillissement a temperature multiple, les facteurs les plus importants qui ont un effet positif sur les valeurs de l'indice de qualite des alliages 356 alliages sont la modification et le cycle de vieillissement a temperature multiple T7/T6 applique a 230 °C pendant 2 heures suivi par le vieillissement a 180 °C pendant 2 heures. L'analyse statistique faite en utilisant le logiciel Minitab afin d'obtenir les graphiques « matrix plots » revele que le cycle a temperature multiple T7/T6, applique par le vieillissement a 249 °C pendant 4 heures et suivi par le vieillissement a 180 °C pendant 2 heures, est la condition optimale a ce qui a trait a la temperature lors du traitement qui ameliore les valeurs de qualite des alliages 319. Les modeles de regression indiquent que la moyenne des valeurs de l'indice de qualite pour les alliages B319 sont plus sensibles a l'absorption que les alliages 356 en raison de la formation d'un plus grand pourcentage de zones GP dans alliages Al-Si-Cu- Mg. Ces zones GP agissent comme des sites de nucleation heterogenes pour les precipitations et ameliorent la cinetique de vieillissement. La technologie de lit de sable fluidise peut etre potentiellement utilisee pour mettre en solution, refroidir et vieillir les alliages A356 et B319 lors de la fonte afin d'obtenir la solution la plus rentable au niveau des couts entre la resistance des alliages et les niveaux de qualite requis pour les applications specifiques en ingenierie. Le lit de sable fluidise a le merite d'ameliorer la microstructure et les proprietes mecaniques ainsi que la qualite et la performance des alliages etudies. |
