Nuances Matieres

Tableau Matire

Dsignation AFNOR

Dsig

nati

on

IS

O

Dsig

nati

on

U.S

.A A

.T.S

.M.

Dsig

nati

on

U.S

.A S

.A.E

.

NOUVELLE ANCIENNE

Famille 1000 : la couche est d'autant plus transparente que les teneurs en fer et silicium sont faibles.

GROUPE 1

EN AW-1050A A 5 Al 99,5 - -

EN AW-1050A A 5 Al 99,5 - -

Famille 2000 : la couche a une paisseur limite et est poreuse ce qui diminue son pouvoir protecteur.

* Les alliages contenant du cuivre (famille 2000 et certains alliages de la famille 7000) rsistent mal la corrosion.

GROUPE 2

EN AW-2017A A-U4 G Al Cu4MgSi 2017 -

EN AW-2618A A-U2 GN - 2618 -

EN AW-2618A A-U2 GN - 2618 -

EN AW-2618A A-U2 GN - 2618 -

EN AW-2618A A-U2 GN - 2618 -

EN AW-2618A A-U2 GN - 2618 -

EN AW-2618A A-U2 GN - 2618 -

EN AW-2024 A-U4 G1 Al Cu 4 Mg 1 2024 -

EN AW-2024 A-U4 G1 Al Cu 4 Mg 1 2024 -

EN AW-2024 A-U4 G1 Al Cu 4 Mg 1 2024 -

EN AW-2024 A-U4 G1 Al Cu 4 Mg 1 2024 -

EN AW-2030 A-U4 Pb Al Cu4PbMg - -



Famille 3000 : la couche a une teinte plus ou moins grise.

* Les alliages de la famille 3000 rsistent aussi bien la corrosion que l'aluminium de puret commerciale.

GROUPE 3

EN AW-3003 A-M1 Alliage d'emploi courant un peu plus rsistant que l'aluminium et de bon comportement

Rserv l'aluminium avec Manganse principal lment d'alliage

Rserv l'aluminium NON ALLIE d'une teneur minimum de 99%

Rserv l'aluminium avec Cuivre principal lment d'alliage

GROUPE 4

Famille 5000 : la couche est gristre et dpend des autres lments d'addition (chrome et manganse).

* Les alliages de la famille 5000 rsistent bien la corrosion si la teneur en magnsium ne dpasse pas 4 %. Au del de cette teneur, il est ncessaire de traiter thermiquement le mtal (tat H116).

GROUPE 5

EN AW-5083 (ALPLAN) A-G 4,5 MC Al Mg 4,5 Mn0,7 5083 -

EN AW-5083 A-G 4,5 MC Al Mg 4,5 Mn0,7 5083 -

EN AW-5083 A-G 4,5 MC Al Mg 4,5 Mn0,7 5083 -

EN AW-5083 A-G 4,5 MC Al Mg 4,5 Mn0,7 5083 -

EN AW-5083 A-G 4,5 MC Al Mg 4,5 Mn0,7 5083 -

EN AW-5083 A-G 4,5 MC Al Mg 4,5 Mn0,7 5083 -

EN AW-5083 A-G 4,5 MC Al Mg 4,5 Mn0,7 5083 -

EN AW-5086 (ALPLAN) A-G 4 MC Al Mg 4 5086 -

EN AW-5086 A-G 4 MC Al Mg 4 5086 -

EN AW-5086 A-G 4 MC Al Mg 4 5086 -

EN AW-5754 A-G 3 M Al Mg 3 - -

EN AW-5754 A-G 3 M Al Mg 3 - -

EN AW-5754 A-G 3 M Al Mg 3 - -

Famille 6000 : le procd d'anodisation est largement utilis dans la menuiserie mtallique.

* Les alliages de la famille 6000 ont un bon comportement et ceci d'autant plus qu'ils ont une trs bonne aptitude l'anodisation qui forme une couche d'alumine paisse et protectrice.

GROUPE 6

EN AW-6060 A-GS Al Mg Si - -

EN AW-6061 A-GS UC Al Mg 1 SiCu 6061 -





EN AW 6082 Bonne alternative au 2017 (Profils construction navale - charpente - visserie - rivets - transports)

Famille 7000 : les conditions d'anodisation doivent tre ajustes la composition et au type de protection recherche.

* Les alliages de la famille 7000 sans cuivre rsistent bien la corrosion. Certains alliages basse teneur en zinc sont utiliss comme placage de protection des tles en alliage 7000 au cuivre destines l'aronautique.

GROUPE 7

EN AW-7020 A-Z5 G Al Zn 4,5 Mg 1 - -

EN AW-7020 A-Z5 G Al Zn 4,5 Mg 1 - -

EN AW-7020 A-Z5 G Al Zn 4,5 Mg 1 - -

EN AW-7020 A-Z5 G Al Zn 4,5 Mg 1 - -

EN AW-7020 A-Z5 G Al Zn 4,5 Mg 1 - -

EN AW-7020 A-Z5 G Al Zn 4,5 Mg 1 - -

EN AW-7022

EN AW-7075 A-Z5 G U Al Zn 6 Mg Cu 7075 -




Rserv l'aluminium avec Magnsium et Silicium

Rserv l'aluminium avec Silicium principal lment d'alliage

Rserv l'aluminium avec Zinc principal lment d'alliage

Rserv l'aluminium avec Magnsium principal lment d'alliage


EN AW-7049A A-Z8 G U Al Zn8MgCu - -

EN AW-7049A A-Z8 G U Al Zn8MgCu - -

AS7G03 Al-Si7Mg0,3 A 356.0 336

AS7G03 Al-Si7Mg0,3 A 356.0 336

AS7G03 Al-Si7Mg0,3 A 356.0 336

AS7G03 Al-Si7Mg0,3 A 356.0 336

AS7G03 Al-Si7Mg0,3 A 356.0 336

AS7G03 Al-Si7Mg0,3 A 356.0 336

AS7G03 Al-Si7Mg0,3 A 356.0 336

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

AS7G06 Al-Si7Mg0,6 A 357.0 -

GROUPE 8

Rsistance la corrosion

1. Historique et fabrication de l'aluminium

L'aluminium est le mtal le plus rcemment dcouvert puisqu'il n'est utilis industriellement que depuis la fin du XIX sicle.

Pourtant l'alun, sulfate double d'aluminium et de potassium, le compos d'aluminium le plus anciennement connu, tait dj dcrit par Pline l'ancien et utilis Rome comme mordant pour les couleurs.

Il a fallu attendre 1825 pour que Hans Christian Oersted obtienne l'aluminium l'tat de corps simple sous forme d'une poudre grise contenant encore une trs grande quantit d'impurets. En 1827 Friedrich Whler obtint cette mme poudre grise d'aluminium contenant cependant moins d'impurets.

Ce n'est qu'en 1854 qu' Henri Sainte-Claire-Deville prsente le premier lingot d'aluminium obtenu l'tat fondu, par un procd mis en application en 1859 de faon industrielle par Henry Merle dans son usine de Salindres (Gard), berceau de la socit Pechiney.

Mais ce procd tait compliqu ce qui donnait un mtal trs cher, rserv des utilisations dans le luxe et l'orfvrerie.

En 1886, Paul Louis Toussaint Hroult en France et Charles Martin Hall aux Etats Unis dposent indpendamment leurs brevets sur la production d'aluminium par lectrolyse chaud de l'alumine, oxyde dshydrat de l'aluminium, dissoute dans de la cryolithe fondue (fluorure double de sodium et d'aluminium).

L'invention de la dynamo, qui remplaa la pile comme source d'lectricit, et l'utilisation des chutes hydrauliques : la " houille blanche ", rendit possible la production conomique du mtal.

P.L.T. Hroult monte sa premire usine en 1887 Neuhausen en Suisse, sur une chute du Rhin, berceau de la socit l'Aluminium Suisse. Il monte une usine en 1889 Froges (Isre), berceau de l'hydrolectricit franaise dveloppe par Aristide Bergs, puis une autre La Praz dans la valle de l'Arc (Savoie).

C.M. Hall monte en 1888 une usine pour la Pittsburgh Reduction Co qui deviendra en 1907 l'Aluminum Company of America.

L'aluminium est entr dans sa phase industrielle ; sa production a connu en 100 ans une croissance prodigieuse, le mettant au premier rang des mtaux non ferreux et au deuxime de tous les mtaux derrire le fer, ainsi que l'illustre les chiffres suivants :

Anne

Production

mondiale (tonnes)

1886 13

1890 200

1900 5 700

1910 44 350

1920 121 000

Rserv l'aluminium avec autres alliages ventuellement

Les alliages d'aluminium sont rputs comme rsistants relativement bien la corrosion. Cependant, dans certaines conditions d'exposition, ils peuvent subir un endommagement. Celui-ci peut se manifester sous diffrentes

formes qui dpendent de la composition de l'alliage et de son tat mtallurgique.

Plus la teneur en impurets fer et silicium est faible, plus l'aluminium et ses alliages rsistent la corrosion.

1930 269 000

1940 810 000

1950 1 507 000

1960 4 624 000

1970 10 307 000

1980 16 000 000

1999 28 000 000

L'aluminium est d'abord employ l'tat pur pour sa lgret et son inaltrabilit, mais la mise au point d'alliages d'une plus grande rsistance mcanique va tre dterminante.

Conrad Claessen trouve en 1905 la possibilit de durcir certains alliages par traitement thermique. Alfred Wilm met au point le " Duralumin " (aluminium de Dren), alliage d'aluminium et de cuivre, qui durcit par trempe. Aladar Pacz imagine en 1920 l'alliage aluminium silicium affin au sodium, " l'Alpax ".

La fabrication de l'aluminium se dcompose en deux tapes :

- extraction de l'alumine de la bauxite,

- fabrication de l'aluminium par lectrolyse de l'alumine.

Les gisements du minerai de dpart, la bauxite, sont trs nombreux et importants sur tout le globe terrestre. Les plus vieux, aujourd'hui puiss, taient dans le sud de la France, en particulier prs du village des Baux en Provence, qui a donn son nom au minerai.

La bauxite est un mlange d'oxyde d'aluminium, l'alumine, d'oxyde de silicium, la silice, d'oxyde de fer, d'oxyde de titane et d'eau. Les teneurs de ces diffrents oxydes sont les suivantes :

alumine : 40 - 60 %

silice : 2 - 12 %

oxyde de fer : 18 - 25 %

oxyde de titane : 2 - 4 %

eau : 10 - 15 %

L'extraction de l'alumine s'effectue par attaque de la bauxite temprature et pression leves au moyen d'une solution de soude caustique (procd Bayer). Les impurets insolubles sont spares de la solution par dcantation et filtration et portent le nom de " boues rouges " en raison de leur couleur due la prsence d'oxyde de fer.

De la solution pure, refroidie et dilue, on peut tirer l'hydroxyde d'aluminium : Al(OH)3 ; celui-ci est calcin 1200C pour donner l'alumine : Al2O3, qui se prsente sous la forme d'une poudre de couleur blanche.

L'alumine est mlange de la cryolithe et ce mlange est liquide 1000C ; l'lectrolyse de l'alumine se fait dans une grande cuve peu profonde, dont le fond est garni de graphite qui sert de cathode (ple -). Les anodes (ple +) sont faites avec de la pte de coke et de brai prcuite et plongent dans le bain.

Le passage du courant continu dcompose l'alumine : l'aluminium liquide 1000C se dpose la cathode, au fond de la cuve, et l'oxygne se dgage aux anodes en les brlant ; celles-ci sont donc consommes et changes rgulirement. L'aluminium est rcupr par siphonnage dans une poche de coule.

La tension continue applique aux lectrodes est de 4,5 6 V ; l'intensit du courant passant dans la cuve n'a cess de progresser au fil des ans avec les amliorations technologiques apportes aux cuves : la toute premire cuve d'Hroult avait 4000 A ; en 1914, les cuves avaient 20.000 A, 100.000 A en 1944, 175.000 A en 1980 et elles atteignent aujourd'hui 300.000 A.

La consommation lectrique de l'lectrolyse de l'aluminium est importante, de l'ordre de 13.000 kWh par tonne d'aluminium produite.

Pour fabriquer 1 tonne d'aluminium, il faut 2 tonnes d'alumine et 4 tonnes de bauxite.

2. Avantages techniques et conomiques

Les emplois de l'aluminium et de ses alliages se sont dvelopps dans des proportions surprenantes pour des raisons techniques et conomiques.

Les raisons techniques sont nombreuses :

- l'aluminium est un mtal dont la densit est faible, ce qui vaut ses alliages la dnomination d'alliages lgers. L'aluminium est le mtal le plus lger aprs le lithium et le magnsium :

Mtal pur

Masse

volumique

(kg/dm3)

Lithium 0,53

Magnsium 1,74

Aluminium 2,70

Titane 4,51

Fer 7,86

Cuivre 8,96

Plomb 11,40

L'aluminium est donc 3,3 fois plus " lger " que le cuivre et 2,9 fois plus lger que le fer ; il " pse " grossirement 3 fois moins que les mtaux industriels usuels.

C'est cette caractristique qui a valu aux alliages d'aluminium leur dveloppement dans les moyens de transport et en particulier dans l'aronautique.

- l'aluminium conduit bien l'lectricit et la chaleur.

Sa rsistivit lectrique est de 2,74 10-8 W.m ; convertie en conductivit lectrique compare celle du standard cuivre IACS, cela reprsente 63 %. Les alliages d'aluminium ont une conductivit plus faible que celle de l'aluminium pur, variant de 30 % 50 % IACS. A poids gal de cuivre, l'aluminium a une conductivit lectrique 2 fois suprieure, d'o les applications de l'aluminium dans le transport d'lectricit haute tension sur grande distance.

- l'aluminium n'est pas magntique.

Sa permabilit magntique relative est de 1,004 soit 50 fois plus faible que celle des aciers. Cette qualit s'ajoute ses proprits de conduction lectrique et milite en faveur de son utilisation dans les blindages de cbles, dans les circuits lectroniques et dans la ralisation de bon nombre d'appareils de mesure.

- l'aluminium a une bonne rsistance la corrosion.

L'aluminium a une grande affinit pour l'oxygne, et trs vite une couche d'alumine recouvre sa surface ; cette couche est parfaitement couvrante et protge le mtal sous-jacent. De plus, il est possible d'accrotre cette protection par les traitements d'oxydation anodique (anodisation).

- l'aluminium est un mtal robuste.

Si les caractristiques de l'aluminium pur sont faibles, comme pratiquement celles de tous les mtaux purs, la gamme d'alliage trs tendue permet de trouver celui qui correspond aux contraintes d'utilisation envisage.

En effet, les alliages les plus rsistants peuvent avoir une charge de rupture suprieure 700 MPa, donc largement quivalente celles des aciers tremps.

- l'aluminium peut tre utilis dans une large plage de tempratures.

Contrairement d'autres mtaux, tel que l'acier, l'aluminium ne se fragilise pas aux basses tempratures et ses caractristiques mcaniques augmentent mme aux tempratures des gaz liqufis, d'o son utilisation en cryognie.

Sa temprature de fusion est basse : 658C, nettement infrieure celle du cuivre (1083C) et celle du fer (1536C) ; cela ne lui permet pas de rsister aux trs hautes tempratures. Il existe cependant des alliages qui rsistent bien des tempratures de l'ordre de 200C souvent atteintes en aronautique et en astronautique.

La charge de rupture de l'aluminium de puret commerciale en fonction de la temprature est la suivante :

-196C 160 MPa

-80C 95 MPa

-30C 85 MPa

20C 80 MPa

100C 60 MPa

200C 30 MPa

La comparaison de l'aluminium avec les autres mtaux utiliss industriellement montre qu'il est souvent plus intressant pour des raisons techniques et conomiques :

* A poids gal, un fil en aluminium conduit 2,1 fois plus d'lectricit qu'un fil en cuivre et 18 fois plus qu'un fil en acier. A conduction lectrique gale, le prix d'un conducteur en aluminium est gal 40 % du prix d'un conducteur en cuivre.

* A poids gal, la rsistance mcanique d'un produit en alliage d'aluminium 7075 est 2,3 fois plus forte que celle d'un bronze CuSn6 et 1,5 fois plus forte que celle d'un acier tremp. A rsistance mcanique gale, le prix d'un produit en 7075 est gal 35% de celui d'un produit en bronze CuSn6.

* A poids gal, l'absorption lectromagntique (aptitude au blindage lectro-magntique) d'une tle en aluminium est 2,6 fois plus forte que celle d'une tle en cuivre. A absorption lectromagntique gale, le prix d'un blindage en tle d'aluminium est gal 30 % de celui d'une tle en cuivre.

3. Influence des lments d'alliage

La rsistance mcanique de l'aluminium pur est relativement faible et interdit son emploi pour certaines applications. Cette rsistance mcanique peut tre notablement augmente par l'addition d'autres mtaux, formant ainsi des alliages. Ceux-ci peuvent tre classs en deux catgories :

- les alliages sans durcissement structural (alliages non trempants),

- les alliages durcissement structural (alliages trempants).

Cette diffrence entre alliages est due l'lment d'addition principal, quelle que soit sa teneur.

Il n'y a rarement qu'un seul lment ajout (lment principal). Des additions d'autres lments secondaires vont aussi influer sur les caractristiques de l'alliage.

Il y a enfin des lments prsents dans l'alliage sans qu'ils aient t ajouts volontairement ; ce sont les impurets dont les plus importantes sont le fer et le silicium, et dont il faut contrler prcisment la teneur pour certaines utilisations car leur influence peut tre dfavorable.

Tous les lments jouent, par leur nature et leur teneur, sur plusieurs proprits de l'alliage comme :

* les caractristiques mcaniques (charge de rupture Rm, limite lastique Rp02, l'allongement la rupture A%, la duret HB),

* la masse volumique,

* les conductivits lectrique et thermique,

* la rsistance la corrosion,

* l'aptitude au soudage,

* l'usinabilit,

* l'aptitude la dformation,

* l'aptitude l'anodisation.

L'aluminium est capable de se " marier " avec grand nombre d'autres lments donnant ainsi naissance beaucoup d'alliages diffrents ayant un faisceau de proprits trs larges et permettant de satisfaire un grand nombre d'applications.

Les alliages d'aluminium sont classs en sept familles selon l'lment principal d'addition. Dans chaque famille, les diffrents alliages ont des caractres " gntiques " communs mais ont aussi chacun leur propre personnalit. Les alliages sont communment dsigns par un numro 4 chiffres dont le premier dsigne la famille :

aluminium sans lment d'addition : 1000

aluminium + cuivre : 2000

aluminium + manganse : 3000

aluminium + silicium (alliages de moulage) : 4000

aluminium + magnsium : 5000

aluminium + magnsium + silicium : 6000

aluminium + zinc + magnsium : 7000

Le tableau suivant donne les dsignations des principaux alliages des 6 familles d'alliages de corroyage ( l'exception de la famille 4000), et compare les dsignations franaises et trangres.

ISO

CEN

Nouveau Ancien

1050A A5 Al99.5 Al99.5 3.0255

1070A A7 Al99.7 Al99.7 3.0275

1080 A8 Al99.8 Al99.8 3.0285

1200 A4 Al99.0 Al99 3.0205

2011 AU5PbBi AlCu6BiPb AlCuBiPb 3.1655

2014 AU4SG AlCu4SiMg AlCuSiMn 3.1255

2017A AU4G AlCu4MgSi AlCuMg1 3.1325

2024 AU4G1 AlCu4Mg1 AlCuMg2 3.1355

2030 AU4Pb AlCuPbMg (AlCuMgPb) (3.1645)

2618A AU2GN AlCu2MgNi

3003 AM1 AlMn1Cu AlMnCu 3.0517

3004 AM1G AlMn1Mg1 AlMn1Mg1 3.0526

5005 AG06 AlMg1 (AlMg1) (3.3315)

5052 AlMg2.5 AlMg2.5 3.3523

5056A AG5 AlMg5 AlMg5 3.3555

5083 AG4,5 AlMg4.5Mn AlMg4.5Mn 3.3547

5086 AG4MC AlMg4 AlMg4Mn 3.3545

5454 AlMg3Mn AlMg2.7Mn 3.3537

5754 AG3M AlMg3 AlMg3 3.3535

6005A AlSiMg AlMgSi0.7 3.3210

6060 AGS AlMgSi AlMgSi0.5 3.3206

6061 AlMg1SiCu AlMg1SiCu 3.3211

6082 ASGM0.7 AlSi1Mg AlMgSi1 3.3215

7020 AZ5G AlZn4.5Mg1 AlZn4.5Mg1 3.4335

7075 AZ5GU AlZn6MgCu AlZnMgCu1.5 3.4365

6000 : aluminium + magnsium + silicium

7000 : aluminium + zinc + magnsium

1000 : aluminium sans lment d'addition

2000 : aluminium + cuivre

3000 : aluminium + manganse

5000 : aluminium + magnsium

France

Allemagne

ISO : International Standard Organization (Normes mondiales)

CEN : Comit Europen de Normalisation (Normes europennes)

Dsignations entre parenthses = alliage similaire l'alliage franais mais non totalement identique.

4. Influence des conditions de fabrication - Etats mtallurgiques

Il est possible d'augmenter la rsistance mcanique de l'aluminium et de tous ses alliages par dformation froid appele crouissage. Cette dformation diminue simultanment l'aptitude des alliages la dformation froid ( qu'il est possible de lui faire recouvrer par un traitement thermique de recuit qui confre au mtal sa rsistance mcanique minimum ).

L'crouissage a des effets sur plusieurs proprits de l'alliage :

- la charge de rupture, la limite lastique et la duret augmentent, alors que l'allongement la rupture et la capacit de dformation froid diminuent,

- la conductivit lectrique diminue,

- la rsistance la corrosion diminue.

Le traitement thermique de recuit a les effets inverses.

L'crouissage est la seule faon de durcir les alliages sans durcissement structural (alliages non trempants).Ces alliages appartiennent aux 3 familles suivantes :

1000 aluminiums sans lments d'addition

3000 aluminium + manganse

5000 aluminium + magnsium

Les autres familles peuvent tre durcies en plus par traitements thermiques de durcissement structural.

Entre l'tat recuit et l'tat le plus dur normalement produit, il est dfini plusieurs tats intermdiaires ; ces tats, dont les niveaux de duret atteints sont croissants peuvent tre obtenus de deux faons : soit en partant d'un alliage compltement recuit et en l'crouissant partiellement, soit en partant d'un alliage compltement croui et en le recuisant partiellement (tats partiellement recuits ou restaurs) ; l'crouissage introduisant des contraintes internes au mtal, il est ncessaire pour certaines applications de les supprimer par un traitement de stabilisation qui ne modifie que trs peu les caractristiques mcaniques de l'alliage.

Le tableau ci-dessous donne les dsignations normalises des tats crouis :

Niveau de duret Etats crouis Etats restaurs

Etats

stabiliss

Recuit O

1/8 dur H11 H31

H12

H13

H14

H15

H16

H17

4/4 dur H18 H28 H38

extra dur H19

Il existe de plus d'autres tats crouis :

H111 : recuit et lgrement croui (moins que H11) par exemple par traction ou planage,

H116 : s'applique aux alliages 5000 dont la teneur en magnsium est suprieure 4 % et pour lesquels des limites de caractristiques mcaniques et une rsistance la corrosion exfoliante sont spcifies.

Les alliages des familles 2000, 6000 et 7000 peuvent tre durcis par traitement thermique de mise en solution et trempe, suivi d'un durcissement structural qui s'effectue :

1/2 dur H24 H34

3/4 dur H26 H36

1/4 dur H22 H32

- soit la temprature ambiante (maturation ou vieillissement naturel),

- soit par chauffage (revenu ou maturation acclre ou vieillissement artificiel).

C'est par ces traitements qu'ils atteignent leurs caractristiques maximales ; de plus, il est possible de combiner durcissement par crouissage et durcissement par traitement thermique de mise en solution, trempe et maturation ou revenu.

La mise en solution, traitement thermique haute temprature peut tre faite dans un four mais pour certains alliages, en particulier ceux de la famille 6000, elle peut tre faite au cours d'une opration de dformation chaud.

Le tableau ci-dessous donne la dsignation normalise des tats ainsi obtenus valables en France et en Europe:

Oprations

traitement au

four

Dformation

chaud

Trempe + maturation T4 T1

Trempe + crouissage +

maturation T3 T2

Trempe + revenu T6 T5

Trempe + sous-revenu T61 T51

Trempe + sur-revenu T66 T56

Trempe + sur-revenu

dsensibilisant la

corrosion sous contrainte T73

Trempe + sur-revenu

dsensibilisant la

corrosion exfoliante T76

Trempe + crouissage +

revenu T8 T10

Trempe + revenu +

crouissage T9

T51, T56 : tat normalis uniquement dans la norme europenne NF EN 515 (Octobre 1993).

T10 : tat normalis uniquement dans la norme franaise NF A 02-006 (Novembre 1985) qui est annule et remplace par la norme europenne.

La trempe qui suit le traitement thermique de mise en solution introduit dans beaucoup de produit des contraintes internes qui les dforment, et qui peuvent nuire certaines applications ; les produits sont alors dtensionns par traction, par compression ou par ces deux oprations combines ; la dsignation des tats correspondants est obtenue en ajoutant derrire les chiffres, qui suivent la lettre T, donns dans le tableau ci-dessus, les chiffres suivants :

Txx51 ou Txx510 : dtensionnement par traction sans aucun dressage complmentaire

aprs la traction.

Txx511 : dtensionnement par traction suivi d'un dressage.

Txx52 : dtensionnement par compression.

Txx54 : dtensionnement par traction et compression combines.

5. Caractristiques typiques des alliages et des tats de livraison

Le tableau ci-dessous donne des valeurs typiques de la composition et d'un certain nombre de proprits physiques des alliages usuellement utiliss.

Fe Si Cu Mn

1050A 0.2 0.15

2017A 0.5 4 0.7

2024 4.3 0.6

2030 3.9 0,6

5083 0.7

5086 0.4

5754 0.3

6060 0.2 0.45

Alliage

Composition en %

6082 1 0.7

7075 1.6

Le tableau ci-dessous donne des valeurs typiques des caractristiques mcaniques, des proprits de mise en oeuvre et des applications types de ces alliages.

Rm MPa Rp02 MPa A%

O 80 30 42

H24 115 80 25

2017A T4 420 280 18

2024 T3 465 320 18

2030 T3 450 390 10

O 305 160 23

H116 335 230 20

O 278 135 25

H22 310 225 18

O 220 100 23

H24 270 215 10

6060 T5 220 190 16

6082 T6 315 280 12

7075 T6 565 495 11

A : trs bon - B : bon - C : moyen - D : mauvais, dconseiller

6. Classement des alliages suivant leur utilisation

Usinage dcolletage - Soudage - Utilisations structurales - Contraintes mcaniques leves

- Rsistance la corrosion - Composition - Etats mtallurgiques - Oxydation anodique

- Conducteur lectrique - Rsistance hautes et basses tempratures - Exemples d' utilisation

Usinage - Dcolletage

L'aluminium et ses alliages s'usinent avec facilit condition de prendre quelques prcautions aux grandes vitesses de coupe et d'utiliser des outils adapts. Les alliages d'aluminium s'usinent mieux que l'aluminium pur ; c'est en particulier le cas des alliages durcissement structural. D'une manire gnrale, les alliages hautes caractristiques mcaniques, et donc capacit de dformation froid faible, s'usinent bien.

Les alliages - tats les plus adapts l'usinage sont les suivants :

2017A T4, 2024 T3 ,2618A T851

5083 H111

6082 T6

7075 T651

Les alliages spcifiques pour le dcolletage contiennent du plomb ou du plomb et du bismuth ( lments qui favorisent grandement la fragmentation du copeau ) sont les suivants :

2011 T3, 2030 T3

6262 T9

Soudage

Si de faon gnrale tous les alliages d'aluminium sont soudables, ils ne se comportent pas tous de manire identique ; il faut distinguer trois classes d'alliages :

5086

5754

1050A

5083

Alliage Etat

Caractristiques mcaniques

* les alliages sans durcissement structural (familles 1000, 3000 et 5000)

Ils ont une bonne soudabilit ; lorsqu'ils sont utiliss l'tat recuit, ils ne subissent pas de perte sensible de caractristiques mcaniques au niveau de la soudure.

Par contre lorsqu'ils sont l'tat croui, le durcissement d l'crouissage disparat au voisinage de la soudure.

Les alliages - tats typiques sont les : 1050A O ,3003 O ,5083 H111, 5086 O ; l'addition de chrome dans ces deux derniers alliages amliore encore leur soudabilit.

* les alliages durcissement structural exempts de cuivre ( famille 6000 et certains alliages de la famille 7000 ).

Le cycle thermique de soudage affecte les caractristiques mcaniques du mtal de base qui est gnralement l'tat tremp-revenu ; cette perte est dfinitive pour les alliages de la famille 6000 sauf s'il est possible d'effectuer un nouveau traitement de revenu sur la structure soude ; les alliages de la famille 7000 retrouvent une partie notable de leurs caractristiques initiales par maturation la temprature ordinaire.

Les alliages - tats typiques sont les : 6060 T5, 6082 T6 ,7020 T5.

* les alliages durcissement structural contenant du cuivre (famille 2000 et certains alliages de la famille 7000)

Ces alliages sont dans l'ensemble difficilement soudables parce que, d'une part, ils sont sujets aux criques lors de la solidification de la soudure, et que, d'autre part, leurs caractristiques mcaniques aprs soudage sont fortement diminues. Toutefois ces alliages sont plus ou moins sensibles ces phnomnes : le 2618A T851 est peu sensible aux criques. L'utilisation du procd TIG grande concentration d'nergie et protection gazeuse accrue permet une amlioration notable des rsultats.

Utilisations structurales

Les alliages d'aluminium sont trs utiliss pour des applications structurales faisant concurrence aux aciers.

Le module lastique des alliages d'aluminium, de l'ordre du tiers de celui des aciers, conduit, pour viter des flchissements trop importants, augmenter les paisseurs des sections par rapport celles des aciers ; de ce fait, l'allgement rsultant du remplacement de l'acier par un alliage d'aluminium n'est pas dans le rapport des densits mais est compris entre 40 % et 60 %. Cependant, la possibilit d'obtenir avec les alliages d'aluminium des profils complexes permet de compenser le faible module lastique du mtal par une forme des profils qui conduit un moment d'inertie lev.

Les alliages - tats les plus utiliss sont les :

5083 H22, 5086 H24 ,5754 H24

6005A T5 ,6061 T6, 6082 T6

7020 T5

Contraintes mcaniques leves

Lorsque les constructions sont soumises des contraintes importantes, l'emploi des alliages ci-dessus conduirait des paisseurs ou des sections incompatibles avec l'allgement recherch. Il est ncessaire alors d'utiliser des alliages trs hautes caractristiques mcaniques ; ces alliages ont en contrepartie une faible rsistance la corrosion, une faible capacit de dformation froid et des difficults tre souds ce qui limite leur emploi des applications bien particulires.

Les alliages - tats utiliss sont les :

2014 T6 ,2017A T4 ,2024 T3

7075 T6

Etat mtallurgique

* Les tats crouis rsistent globalement moins bien que les tats recuits.

* Les tats tremps revenus (T5 et T6), qui confrent l'alliage ses caractristiques maximales, rsistent moins bien que les tats sur-revenus (T7).

Le milieu en contact duquel est plac l'alliage d'aluminium a aussi son importance. Si le pH de ce milieu est compris entre 4 et 9, la couche d'alumine n'est pas dissoute et le mtal rsiste bien.

Dans des milieux acides (pH

Oxydation anodique

L'oxydation anodique ou anodisation permet d'difier une couche d'oxyde beaucoup plus paisse que la pellicule d'alumine naturelle ; cette couche confre ainsi au mtal :

- une bonne protection contre la corrosion,

- une amlioration de l'aspect de surface, qui va durer dans le temps ; de plus la couche anodique peut tre colore,

- une modification de plusieurs proprits de la surface comme par exemple : isolation lectrique, pouvoir rflecteur, duret superficielle, coefficient de frottement.

Les alliages d'aluminium ne se prtent pas de faon identique au traitement d'anodisation. Les alliages les plus aptes appartiennent aux familles 1000, 5000 et 6000. Les alliages contenant du cuivre sont plus difficilement anodisables.

Conducteurs lectriques

La conductivit des alliages d'aluminium varie de 63% pour l'aluminium pur moins de 30% pour certains alliages des familles 2000, 5000 et 7000.

Les conducteurs lectriques sont fabriqus avec des alliages de deux familles :

1000 lorsque la rsistance mcanique de l'aluminium est suffisante,

6000 lorsque le conducteur doit avoir une rsistance mcanique suprieure.

Rsistance haute et basse temprature

L'alliage dont la rsistance mcanique ne diminue pratiquement pas jusqu' une temprature de 150C est le 2618A :

Temprature 20C 150C 200C

Charge de rupture 440 MPa 390 MPa 320 MPa

Pour les basses tempratures, atteintes dans des applications cryogniques comme le stockage et le transport des gaz liqufis, on utilise le 5086 dont la charge de rupture augmente basse temprature :

Temprature 20C 80C 195C

Charge de rupture 278 MPa 295 MPa 390 MPa

7. Forme des produits - Dfinitions

7.1 Produits longs

Ils sont obtenus par filage ou filage plus tirage ou trfilage.

Barres : produits livrs en longueur droite dont la section est identique sur toute la longueur et qui a une forme ronde, carre ou hexagonale (appele 6 pans).

Fils : produits de section ronde et de trs grande longueur livres enroules en couronnes.

Tubes : produits creux livrs en longueur droite dont l'paisseur est constante tout autour de la section ; celle-ci peut avoir une forme ronde ou carre.

Mplats : produits livrs en longueur droite de section rectangulaire dont le rapport largeur sur paisseur ne dpasse pas 10.

Profils : produits livrs en longueur droite dont la section peut avoir une forme simple, en L, appels aussi cornire, en U, en T, ou une forme plus complique dont la description complte ncessite un plan cot. Ils sont souvent classs par leur poids au mtre.

7.2 Produits plats

Ils sont obtenus par laminage ; leur section est rectangulaire et le rapport largeur sur paisseur est suprieur 10.

Tles : produits lamins livrs plat ; leur longueur est donc une dimension de livraison.

On distingue les tles minces, dont l'paisseur est comprise entre 0,2 et 1 mm, les tles moyennes, dont l'paisseur est comprise entre 1 et 20 mm et les tle fortes, dont l'paisseur est suprieure 20 mm.

Elles peuvent tre livres nues ou revtues d'un film de protection adhsif ; elles peuvent tre plaques c'est dire colamines avec une tle de faible paisseur dans un alliage rsistant bien la corrosion ; elles peuvent tre graves (tles plancher).

Bandes : ce sont les mmes produits que les tles minces et moyennes de faible paisseur, livrs enrouls en rouleaux.

8. Technologies de mise en oeuvre

8.1 Usinage

L'aluminium et ses alliages possdent une bonne aptitude au travail par outils coupants, mais il y a lieu de tenir compte d'un certain nombre de particularits propres ces matriaux.

- Les alliages lgers ont une faible densit qui diminue les effets d'inertie et permet des vitesses de rotation et de translation leves.

- La conductivit thermique leve favorise le refroidissement, la chaleur tant vacue presque totalement par les copeaux.

- Le faible module d'lasticit peut entraner des dformations en cas de porte faux.

- Les alliages contenant plus de 1 % de silicium ( famille 4000, 2014A, 6081, 6181, 6082, 6351A ) usent plus rapidement les outils ce qui oblige rduire la vitesse de coupe.

Pour tenir compte de ces particularits il est judicieux d'utiliser :

- des machines puissantes, de 150 250 Wh/dm3 de copeaux et rapides car les vitesses de travail sont de 5 10 fois suprieures celles convenant aux aciers.

- les outils ont des angles de coupe de 15 pour les alliages durs, 20 30 pour les alliages faible duret ; les dpouilles varient de 8 12.

- la profondeur de passe peut tre importante, jusqu' 5 mm, mais le faible module d'lasticit interdit de grandes avances qui doivent tre limites 0,2 mm/tour.

- pour la lubrification, l'huile soluble est conseille pour les oprations d'bauchage au tour et la fraiseuse ; l'huile de coupe est prfrable pour les oprations de finition, de taraudage et de sciage la scie circulaire.

- les vitesses dpendent des alliages et des outils de coupe utiliss ; le tableau ci-aprs donne des vitesses indicatives de tournage en m/min :

Alliages Outil acier rapide Outil carbure

1000, 3000, 5000 800 1000 suprieure 1000

2000, 7000 600 800 1000

2014A, 5056A, 5086,

6082 400 600 600 800

8.2 Traitements de surface

Plusieurs objectifs sont dvolus aux traitements de surface :

* prparer la surface pour un assemblage ou un traitement de surface ultrieur,

* amliorer l'aspect et le rendre durable,

* protger la surface contre la corrosion.

Traitements laissant la surface nue :

- traitements mcaniques

* polissage : bufflage l'meri, tamponnage la pte polir, avivage la pte aviver.

* satinage mcanique ou brossage pour obtenir un aspect mat.

* sablage, grenaillage pour recouvrement mtallique ou peinture ; le grenaillage amliore la rsistance la fatigue de la pice.

- traitements chimiques

* dgraissage en solvants, en vapeur de solvants ou en bain acide.

* dcapage en bain de soude (3 10 % dans de l'eau 40-70C) suivi d'une neutralisation en bain d'acide nitrique (tous alliages sauf famille 2000) ou d'acide sulfochromique (famille 2000) et rinage.

* brillantage en bain phosphorique-nitrique.

Traitements avec revtement protecteur :

- conversion chimique : procd MBV, procd Alodine.

- anodisation : ce procd consiste former la surface du mtal une couche d'alumine par lectrolyse dans un bain acide. Cette couche de quelques dizaines de microns est poreuse, prsentant des pores perpendiculaires la surface qu'il faut refermer pour que la couche soit vraiment protectrice ; ceci se fait par colmatage en trempant la pice dans de l'eau bouillante ; on peut pralablement introduire dans les pores des pigments qui vont donner la teinte voulue la surface aprs colmatage.

- revtements mtalliques : zingage, cuivrage, nickelage, chromage, tamage.

- peintures, laques, vernis, maux.

8.3 Traitements thermiques

Le tableau ci-dessous donne les plages de tempratures utiliser selon les familles d'alliages pour les diffrents types de traitement thermique.

La prcision des tempratures atteintes pour les traitements de mise en solution et de revenu est importante : elle doit tre au plus de 5C.

Famille d'alliage Recuit Restauration Mise en

solution Revenu

1000 325-360C 225-280C

2000

375-410C

refroidissement

lent (40C/h)

475-530C 160-190C

3000 345-400C 250-300C

5000 345-380C 240-280C

6000

365-410C

refroidissement

lent (40C/h)

530-535C 165-185C

7000

375-410C

refroidissement

lent (40C/h)

450-465C 100-177C

8.4 Procds d'assemblage

Soudage

L'aluminium se recouvre spontanment l'air d'une pellicule protectrice continue d'oxyde dont le point de fusion est trs lev (2020C). Trs stable, cette couche d'alumine est un obstacle qu'il convient d'liminer au moment du soudage.

Le soudage oxyactylnique est utilis gnralement pour des paisseurs jusqu' 3 mm. Il ncessite l'emploi d'un produit chimique dcapant, le flux de soudage, pour liminer la couche d'alumine ; le flux est port par la baguette d'apport et doit fondre une temprature lgrement infrieure celle de la baguette ; il doit tre limin aprs soudage car il entrane une corrosion de l'aluminium.

Le soudage l'arc sous gaz inerte a l'avantage de ne pas ncessiter l'emploi de flux de soudage. Le procd TIG (Tungsten Inert Gas) utilise une lectrode rfractaire en tungstne thori ; le soudage est fait gnralement en courant alternatif sous argon. Le procd MIG (Metal Inert Gas) utilise le mtal d'apport comme lectrode ; il est pratiqu en courant continu en polarit inverse (ple ngatif la pice) sous argon, ce qui permet une bonne limination de la pellicule d'oxyde.

Les alliages d'aluminium peuvent aussi tre souds lectriquement par point ou la molette, par bombardement lectronique qui permet de souder en une passe des paisseurs atteignant 150 mm, par frottement et pression, par induction haute frquence ou par ultrasons.

Brasage

Dans le cas du brasage fort, le mtal d'apport est un alliage d'aluminium dont la temprature de fusion est suprieure 450C et infrieure celle des pices assembler. Les familles d'alliages brasables sont : 1000, 3000, 5000 dont la teneur en magnsium est infrieure 3 %, 6000 et 7000 exempts de cuivre.

Dans le cas du brasage tendre, le mtal d'apport a une temprature de fusion infrieure 450C ; ce sont des alliages d'tain (temprature de fusion entre 180C et 260C), des alliages de zinc (temprature de fusion entre 350C et 420C), ou des alliages de cadmium (temprature de fusion entre 280C et 320C).

Dans tous les cas il est ncessaire d'utiliser un flux de dcapage avant brasage qu'il faut liminer aprs brasage.

Rivetage

Cette vieille technique est utilise dans le cas d'assemblage sollicits mcaniquement, les efforts tant exercs dans le plan de joint des tles ou des pices.

Les alliages utiliss pour les rivets doivent tre des alliages d'aluminium, compatibles avec les alliages des pices assembler pour viter les risques de corrosion galvanique.

Les rivets sont gnralement fabriqus dans les alliages 1050A et 3003 recuits ou crouis, 5754 et 5086 recuits, 6061 et 6181 tremps et 2017A poss sur trempe frache.

9. Prcautions d'emploi

Les produits en aluminium ont une surface fragile. Ils sont sensibles aux coups et aux rayures. De plus, les produits ne sont pas parfaitement rigides et peuvent tre dforms. Il est indispensable de les manipuler et de les stocker en prenant un certain nombre de prcautions :

- viter tous les chocs avec des pices mtalliques,

- ne pas stocker les produits directement sur d'autres produits,

- viter les frottements entre produits,

- si le stockage vertical n'est pas possible, il faut stocker les produits horizontalement avec suffisamment de supports pour que les produits ne se dforment pas.

Les produits en aluminium, mme s'ils sont protgs par leur pellicule d'alumine, sont sensibles la corrosion :

- les produits qui ont t mouills doivent tre parfaitement schs avant stockage,

- il faut viter tout phnomne de condensation ; celle-ci arrive lorsque des produits viennent de l'extrieur o il fait froid et qu'on les stocke dans un hall chauff. Il faut dballer les produits et les laisser se rchauffer doucement dans un endroit ar,

- la pellicule d'alumine naturelle a une paisseur de l'ordre de 100 (10-5 mm) ; elle est attaque par les acides forts, acide chlorhydrique, sulfurique ou nitrique, et par les bases comme la soude caustique.

Dans le cas de contact avec d'autres mtaux en prsence d'un liquide conducteur qui sert d'lectrolyte, c'est le plus souvent l'aluminium qui est attaqu ; c'est le cas lorsque l'alliage d'aluminium est en contact avec le cuivre et les alliages cuivreux comme les laitons, le nickel, les aciers inoxydables non passivs, le fer, les aciers ...

Co

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on

D=diametre

C=cote s/p

ep=paisseur

Kg/dm3 C

O, H111 Toutes 2.705 646 657

H14 Barres et tubes ep

Famille 5000 : la couche est gristre et dpend des autres lments d'addition (chrome et manganse).


O, H111 Lamin 0,2 50 2.66 574 638

O, H111 Lamin 50 80 2.66 574 638

O, H111 Barre file D

T73 Lamin 1,5 6 2.8 477 635

T6 Barre file D ou C

L'aluminium est d'abord employ l'tat pur pour sa lgret et son inaltrabilit, mais la mise au point d'alliages d'une plus grande rsistance mcanique va tre dterminante.



La bauxite est un mlange d'oxyde d'aluminium, l'alumine, d'oxyde de silicium, la silice, d'oxyde de fer, d'oxyde de titane et d'eau. Les teneurs de ces diffrents oxydes sont les suivantes :






La consommation lectrique de l'lectrolyse de l'aluminium est importante, de l'ordre de 13.000 kWh par tonne d'aluminium produite.

Les emplois de l'aluminium et de ses alliages se sont dvelopps dans des proportions surprenantes pour des raisons techniques et conomiques.

- l'aluminium est un mtal dont la densit est faible, ce qui vaut ses alliages la dnomination d'alliages lgers. L'aluminium est le mtal le plus lger aprs le lithium et le magnsium :

L'aluminium est donc 3,3 fois plus " lger " que le cuivre et 2,9 fois plus lger que le fer ; il " pse " grossirement 3 fois moins que les mtaux industriels usuels.

C'est cette caractristique qui a valu aux alliages d'aluminium leur dveloppement dans les moyens de transport et en particulier dans l'aronautique.





En effet, les alliages les plus rsistants peuvent avoir une charge de rupture suprieure 700 MPa, donc largement quivalente celles des aciers tremps.



La charge de rupture de l'aluminium de puret commerciale en fonction de la temprature est la suivante :

La comparaison de l'aluminium avec les autres mtaux utiliss industriellement montre qu'il est souvent plus intressant pour des raisons techniques et conomiques :





Il n'y a rarement qu'un seul lment ajout (lment principal). Des additions d'autres lments secondaires vont aussi influer sur les caractristiques de l'alliage.


* les caractristiques mcaniques (charge de rupture Rm, limite lastique Rp02, l'allongement la rupture A%, la duret HB),



Le tableau suivant donne les dsignations des principaux alliages des 6 familles d'alliages de corroyage ( l'exception de la famille 4000), et compare les dsignations franaises et trangres.

Nouveau Ancien

(1050) 1B 1050A

(1070)

1080 1A 1080A

1C 1200

2011 FC1 2011

2014 (H15) (2014A)

(2017)

2024

(2618) H16 2618A

3003 (N3) (3103)

3004

5005 N41 5005

5052

(5056) N6 5056A

5083 N8 5083

5086

5454 N51 5454

(6063) (H9) (6063)

6061 H20 6061

H30 6082

(7005) H17 7020

7075 7075

6000 : aluminium + magnsium + silicium

7000 : aluminium + zinc + magnsium

1000 : aluminium sans lment d'addition

2000 : aluminium + cuivre

3000 : aluminium + manganse

5000 : aluminium + magnsium

USA

Grande bretagne


- la charge de rupture, la limite lastique et la duret augmentent, alors que l'allongement la rupture et la capacit de dformation froid diminuent,

L'crouissage est la seule faon de durcir les alliages sans durcissement structural (alliages non trempants).Ces alliages appartiennent aux 3 familles suivantes :

Les autres familles peuvent tre durcies en plus par traitements thermiques de durcissement structural.



Les alliages des familles 2000, 6000 et 7000 peuvent tre durcis par traitement thermique de mise en solution et trempe, suivi d'un durcissement structural qui s'effectue :



Le tableau ci-dessous donne la dsignation normalise des tats ainsi obtenus valables en France et en Europe:

T10 : tat normalis uniquement dans la norme franaise NF A 02-006 (Novembre 1985) qui est annule et remplace par la norme europenne.


Le tableau ci-dessous donne des valeurs typiques de la composition et d'un certain nombre de proprits physiques des alliages usuellement utiliss.

Mg Cr Zn Pb

2,70

0.7 2,79

1.5 2,77

0.9 1.1 2,82

4.4 0.15 2,66

4 0.15 2,66

3.1 0.3 2,67

0.48 2,70

Composition en %

Masse

volumique

kg.dm-3

0.9 2,71

2.5 0.23 5.6 2,80

Le tableau ci-dessous donne des valeurs typiques des caractristiques mcaniques, des proprits de mise en oeuvre et des applications types de ces alliages.

Rsist.

corrosion

A A C A A

A A B B A

C D A C C

C D B D C

C D A C C

A A C B A

A A B B A

A A C B A

A A B D A

A A C B A

A A B D A

A B C C A

A B C C A

C D B D B


Les alliages spcifiques pour le dcolletage contiennent du plomb ou du plomb et du bismuth ( lments qui favorisent grandement la fragmentation du copeau ) sont les suivants :

Si de faon gnrale tous les alliages d'aluminium sont soudables, ils ne se comportent pas tous de manire identique ; il faut distinguer trois classes d'alliages :

Aptitu. soudage Usina. Aptitu. dform. Aptitu. anodis.

Ils ont une bonne soudabilit ; lorsqu'ils sont utiliss l'tat recuit, ils ne subissent pas de perte sensible de caractristiques mcaniques au niveau de la soudure.

Par contre lorsqu'ils sont l'tat croui, le durcissement d l'crouissage disparat au voisinage de la soudure.

Les alliages - tats typiques sont les : 1050A O ,3003 O ,5083 H111, 5086 O ; l'addition de chrome dans ces deux derniers alliages amliore encore leur soudabilit.

* les alliages durcissement structural exempts de cuivre ( famille 6000 et certains alliages de la famille 7000 ).


* les alliages durcissement structural contenant du cuivre (famille 2000 et certains alliages de la famille 7000)


Les alliages d'aluminium sont trs utiliss pour des applications structurales faisant concurrence aux aciers.



* Les tats tremps revenus (T5 et T6), qui confrent l'alliage ses caractristiques maximales, rsistent moins bien que les tats sur-revenus (T7).

Le milieu en contact duquel est plac l'alliage d'aluminium a aussi son importance. Si le pH de ce milieu est compris entre 4 et 9, la couche d'alumine n'est pas dissoute et le mtal rsiste bien.

Dans des milieux acides (pH

L'oxydation anodique ou anodisation permet d'difier une couche d'oxyde beaucoup plus paisse que la pellicule d'alumine naturelle ; cette couche confre ainsi au mtal :

- une amlioration de l'aspect de surface, qui va durer dans le temps ; de plus la couche anodique peut tre colore,

- une modification de plusieurs proprits de la surface comme par exemple : isolation lectrique, pouvoir rflecteur, duret superficielle, coefficient de frottement.


La conductivit des alliages d'aluminium varie de 63% pour l'aluminium pur moins de 30% pour certains alliages des familles 2000, 5000 et 7000.

L'alliage dont la rsistance mcanique ne diminue pratiquement pas jusqu' une temprature de 150C est le 2618A :


Barres : produits livrs en longueur droite dont la section est identique sur toute la longueur et qui a une forme ronde, carre ou hexagonale (appele 6 pans).

Tubes : produits creux livrs en longueur droite dont l'paisseur est constante tout autour de la section ; celle-ci peut avoir une forme ronde ou carre.

Mplats : produits livrs en longueur droite de section rectangulaire dont le rapport largeur sur paisseur ne dpasse pas 10.


Ils sont obtenus par laminage ; leur section est rectangulaire et le rapport largeur sur paisseur est suprieur 10.



Bandes : ce sont les mmes produits que les tles minces et moyennes de faible paisseur, livrs enrouls en rouleaux.

L'aluminium et ses alliages possdent une bonne aptitude au travail par outils coupants, mais il y a lieu de tenir compte d'un certain nombre de particularits propres ces matriaux.

- Les alliages lgers ont une faible densit qui diminue les effets d'inertie et permet des vitesses de rotation et de translation leves.

- La conductivit thermique leve favorise le refroidissement, la chaleur tant vacue presque totalement par les copeaux.

- Les alliages contenant plus de 1 % de silicium ( famille 4000, 2014A, 6081, 6181, 6082, 6351A ) usent plus rapidement les outils ce qui oblige rduire la vitesse de coupe.

- des machines puissantes, de 150 250 Wh/dm3 de copeaux et rapides car les vitesses de travail sont de 5 10 fois suprieures celles convenant aux aciers.

- les outils ont des angles de coupe de 15 pour les alliages durs, 20 30 pour les alliages faible duret ; les dpouilles varient de 8 12.

- la profondeur de passe peut tre importante, jusqu' 5 mm, mais le faible module d'lasticit interdit de grandes avances qui doivent tre limites 0,2 mm/tour.


- les vitesses dpendent des alliages et des outils de coupe utiliss ; le tableau ci-aprs donne des vitesses indicatives de tournage en m/min :

* sablage, grenaillage pour recouvrement mtallique ou peinture ; le grenaillage amliore la rsistance la fatigue de la pice.



Le tableau ci-dessous donne les plages de tempratures utiliser selon les familles d'alliages pour les diffrents types de traitement thermique.

La prcision des tempratures atteintes pour les traitements de mise en solution et de revenu est importante : elle doit tre au plus de 5C.





Dans le cas du brasage fort, le mtal d'apport est un alliage d'aluminium dont la temprature de fusion est suprieure 450C et infrieure celle des pices assembler. Les familles d'alliages brasables sont : 1000, 3000, 5000 dont la teneur en magnsium est infrieure 3 %, 6000 et 7000 exempts de cuivre.

Dans le cas du brasage tendre, le mtal d'apport a une temprature de fusion infrieure 450C ; ce sont des alliages d'tain (temprature de fusion entre 180C et 260C), des alliages de zinc (temprature de fusion entre 350C et 420C), ou des alliages de cadmium (temprature de fusion entre 280C et 320C).

Dans tous les cas il est ncessaire d'utiliser un flux de dcapage avant brasage qu'il faut liminer aprs brasage.

Cette vieille technique est utilise dans le cas d'assemblage sollicits mcaniquement, les efforts tant exercs dans le plan de joint des tles ou des pices.

Les alliages utiliss pour les rivets doivent tre des alliages d'aluminium, compatibles avec les alliages des pices assembler pour viter les risques de corrosion galvanique.

Les rivets sont gnralement fabriqus dans les alliages 1050A et 3003 recuits ou crouis, 5754 et 5086 recuits, 6061 et 6181 tremps et 2017A poss sur trempe frache.

Les produits en aluminium ont une surface fragile. Ils sont sensibles aux coups et aux rayures. De plus, les produits ne sont pas parfaitement rigides et peuvent tre dforms. Il est indispensable de les manipuler et de les stocker en prenant un certain nombre de prcautions :

- si le stockage vertical n'est pas possible, il faut stocker les produits horizontalement avec suffisamment de supports pour que les produits ne se dforment pas.

Les produits en aluminium, mme s'ils sont protgs par leur pellicule d'alumine, sont sensibles la corrosion :

- il faut viter tout phnomne de condensation ; celle-ci arrive lorsque des produits viennent de l'extrieur o il fait froid et qu'on les stocke dans un hall chauff. Il faut dballer les produits et les laisser se rchauffer doucement dans un endroit ar,

- la pellicule d'alumine naturelle a une paisseur de l'ordre de 100 (10-5 mm) ; elle est attaque par les acides forts, acide chlorhydrique, sulfurique ou nitrique, et par les bases comme la soude caustique.

Dans le cas de contact avec d'autres mtaux en prsence d'un liquide conducteur qui sert d'lectrolyte, c'est le plus souvent l'aluminium qui est attaqu ; c'est le cas lorsque l'alliage d'aluminium est en contact avec le cuivre et les alliages cuivreux comme les laitons, le nickel, les aciers inoxydables non passivs, le fer, les aciers ...

Co

eff

icie

nt

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Exp

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Massiq

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Co

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therm

iqu

e

Rsis

tivit

Limite de

rupture

20 +100 Rm min Rm max

10-6

/K J/(kg.K) W/(m,K) 10-8

ohm.m MPa MPa

23.6 900 231 2.81 60 95

23.6 900 231 2.81 100 135

23.8 920 155 4.3 400 -

22.3 875 146 4.7 441 -

22.3 875 146 4.7 430 -

22.3 875 146 4.7 420 -

22.3 875 146 4.7 410 -

22.3 875 146 4.7 405 -

22.3 875 146 4.7 395 -

22.9 875 193 3.4 - 220

22.9 875 121 5.9 435 -

22.9 875 121 5.9 440 -

22.9 875 121 5.9 425 -

22.9 920 135 5.1 370 -

22.9 920 135 5.1 340 -

22.9 920 135 5.1 330 -

ALLIAGES LEGERS


24.2 900 117 5.9 275 350

24.2 900 117 5.9 270 345

24.2 900 117 5.9 270 -

24.2 900 117 5.9 280 -

24.2 900 117 5.9 270 -

24.2 900 117 5.9 260 -

24.2 900 117 5.9 270 -

23.8 900 126 5.6 240 310

23.8 900 126 5.6 240 320

23.8 900 126 5.6 300 360

23.8 900 132 5.3 190 240

23.8 900 132 5.3 180 250

23.8 900 132 5.3 280 -

23.4 900 200 3.3 160 -

23.6 896 180 3.7 - 150

23.6 896 153 4.3 205 -

23.6 896 153 4.3 180 -

23.6 896 167 4 290 -

23.6 896 167 4 260 -

* Les alliages de la famille 7000 sans cuivre rsistent bien la corrosion. Certains alliages basse teneur en zinc sont utiliss comme placage de protection des tles en alliage 7000 au cuivre destines l'aronautique.

23.1 875 166 4.01 - 220

23.1 875 - - 320 -

23.1 875 137 4.93 350 -

23.1 875 137 4.93 350 -

23.1 875 137 4.93 340 -

23.1 875 190 -

23.4 960 130 5.22 525 -

23.4 960 130 5.22 540 -

23.4 960 130 5.22 540 -

23.4 960 150 4.48 500 -

23.4 960 155 4.31 460 -

23.4 960 154 4.3 610 -

23.4 960 154 4.3 560 -

21.5 980 160 4 240 260

21.5 980 160 4 190 -

21.5 980 160 4 250 290

21.5 980 160 4 250 -

21.5 980 160 4 240 -

21.5 980 160 4 250 -

21.5 980 160 4 240 -

21.5 980 160 4 250 -

21.5 980 160 4 290 320

21.5 980 160 4 270 -

21.5 980 160 4 330 -

21.5 980 160 4 260 -

21.5 980 160 4 270 -

21.5 980 160 4 270 -

21.5 980 160 4 280 -

Pourtant l'alun, sulfate double d'aluminium et de potassium, le compos d'aluminium le plus anciennement connu, tait dj dcrit par Pline l'ancien et utilis Rome comme mordant pour les couleurs.

Il a fallu attendre 1825 pour que Hans Christian Oersted obtienne l'aluminium l'tat de corps simple sous forme d'une poudre grise contenant encore une trs grande quantit d'impurets. En 1827 Friedrich Whler obtint cette mme poudre grise d'aluminium contenant cependant moins d'impurets.

Ce n'est qu'en 1854 qu' Henri Sainte-Claire-Deville prsente le premier lingot d'aluminium obtenu l'tat fondu, par un procd mis en application en 1859 de faon industrielle par Henry Merle dans son usine de Salindres (Gard), berceau de la socit Pechiney.

En 1886, Paul Louis Toussaint Hroult en France et Charles Martin Hall aux Etats Unis dposent indpendamment leurs brevets sur la production d'aluminium par lectrolyse chaud de l'alumine, oxyde dshydrat de l'aluminium, dissoute dans de la cryolithe fondue (fluorure double de sodium et d'aluminium).

P.L.T. Hroult monte sa premire usine en 1887 Neuhausen en Suisse, sur une chute du Rhin, berceau de la socit l'Aluminium Suisse. Il monte une usine en 1889 Froges (Isre), berceau de l'hydrolectricit franaise dveloppe par Aristide Bergs, puis une autre La Praz dans la valle de l'Arc (Savoie).

L'aluminium est entr dans sa phase industrielle ; sa production a connu en 100 ans une croissance prodigieuse, le mettant au premier rang des mtaux non ferreux et au deuxime de tous les mtaux derrire le fer, ainsi que l'illustre les chiffres suivants :

Les alliages d'aluminium sont rputs comme rsistants relativement bien la corrosion. Cependant, dans certaines conditions d'exposition, ils peuvent subir un endommagement. Celui-ci peut se manifester sous diffrentes

formes qui dpendent de la composition de l'alliage et de son tat mtallurgique.

Plus la teneur en impurets fer et silicium est faible, plus l'aluminium et ses alliages rsistent la corrosion.




62 231

34 134

30 120

34 135

29 120

31 126

33 132

52 200

Conductivit

thermique W.m-

1.K-1

Conductivit

lectrique

%IACS

41 174

33 130

Mca.Gn

Aro.

Dcolletage

Btiment

Transport

Aro


Chimie, cryo C.

navale

Chaudron.,

marine

Btiment,

Cuisine

Chimie,cryo

transport

Applications





Lorsque l'aluminium est en contact avec des matriaux comme le graphite, l'acier doux ou un alliage cuivreux, dans un milieu trs conducteur d'lectricit comme l'eau de mer, il subit une attaque importante qui peut aller jusqu' sa destruction complte.





Dans le cas du brasage fort, le mtal d'a

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