Alliages d’aluminium

Introduction L’aluminium qui sort des salles de cuves est pur à plus de 99,5 %. Possédant peu d’applications pratiques, il présente déjà des propriétés recherchées comme la légèreté, la conductivité thermique et électrique en plus d'une excellente tenue à la corrosion. Cependant, il n’offre pas encore les propriétés mécaniques performantes tant prisées aujourd’hui. C’est par l’ajout d’éléments d’alliage qu’on donne à l’aluminium les propriétés nécessaires à sa mise en œuvre, par exemple des alliages qui se soudent bien ou qui s’usinent bien. C’est aussi par l’ajout d’éléments d’alliage qu’on donne à l’aluminium ses qualités structurales qui permettent de construire des produits ont des propriétés bien avancés. Les alliages d’aluminium sont divisés en deux grandes catégories :les alliages de corroyage élaborés en tenant compte plus particulièrement de leur capacité à être mis en forme à l’état solide .les alliages de fonderie, qui sont élaborés en tenant compte de leurs propriétés à l’état liquide afin de produire des pièces de fonderie saines. Les alliages de fonderie contiennent généralement une plus grande proportion d’éléments d’alliage que les alliages de corroyage. L’ajout des éléments d’alliages, tel le silicium, le magnésium ou le cuivre se fait en fonction de nombreux facteurs propres à la fonderie : la coulabilité, la fluidité, la résistance à la déchirure à chaud, l’étanchéité à la pression, le retrait de refroidissement. S’y ajoutent les caractéristiques communes à tous les procédés de transformation : l’usinabilité, la résistance à la corrosion, l’aptitude aux traitements de surface ou au soudage. De plus, les alliages sont élaborés en prenant en considération les procédés de fonderie. Un même alliage ne convient pas nécessairement au moulage au sable, au moulage en coquille ou au moulage sous pression. La limite élastique et la résistance, spécialement en fatigue, de la plupart des pièces moulées sont inférieures à celles des produits corroyés. La cause provient, principalement, de l’incapacité des procédés actuels à prévenir les défauts de moulage de façon efficace. Toutefois, depuis les dernières années, les innovations dans les alliages et les procédés de moulage ont apporté des améliorations significatives. Celles-ci devront d’ailleurs être prises en considération lors des mises à jour des normes qui s’y rattachent. Donc on arrive finalement à définir : - les alliages corroyés comme étant produits obtenus par des procédés de déformation plastique à chaud ou à froid. - les alliages de moulage comme étant obtenus par fonderie seulement. Pour différencier un alliage d’un autre, il est important d’avoir un système normalisé.

Désignation des alliages d’aluminium

Désignation des alliages corroyés

La désignation numérique

Le système de désignation internationale à 4 chiffres

Le 1er chiffre : Le 1er des 4 chiffres représente le groupe auquel l’alliage appartient. Le Tableau 1 présente les familles d’alliages par rapport à l’élément d’addition le plus important :

Signification du premier chiffre de la désignation internationale Ainsi, le premier « 7 » de 7075 indique que cet alliage fait partie de la famille dont le principal élément est le Zinc. Si plusieurs éléments d’un même alliage occupent la première position en pourcentage, l’appartenance à une famille d’alliage est établie selon l’ordre suivant : cuivre, manganèse, silicium, magnésium, la combinaison magnésium-silicium, zinc et autres.Le 2eme chiffre :Dans la famille « 1 », le 2e chiffre identifie les nuances dans lesquelles certaines impuretés ont des teneurs contrôlées. En effet, à travers le processus de production de l’aluminium, certains éléments se retrouvent « naturellement » en petites quantités dans l’aluminium, ce sont ces éléments que l’on appelle « impuretés ». À cette position, le « 0 », comme dans l’alliage 1050, indique justement que les quantités d’impuretés sont dans les limites jugées « naturelles » à la sortie des cuves. Les chiffres de 1 à 9, à cette position, comme pour les alliages 1100 ou 1350, indiquent que la teneur d’une impureté ou d’un élément d’alliage a fait l’objet d’un contrôle spécial. Dans les familles 2 à 8, le 2eme chiffre de la nomenclature est réservé aux modifications successives de la composition chimique de l’alliage pour en améliorer les propriétés. Par exemple, la composition de l’alliage 2024 a été enregistrée en 1954, l’alliage modifié 2124 en 1970, l’alliage 2224 en 1978 et ainsi de suite, chaque altération restant dans les limites permises par la norme.

Modification successive de l’alliage 2024

Les 3eme et 4eme chiffres Dans la famille « 1 », les 2 derniers chiffres indiquent le pourcentage en aluminium au-delà de 99 %. Ainsi, l’alliage 1050 est un alliage qui contient au moins 99,50 % d’aluminium dans sa composition. Dans les familles 2 à 8, les 2 derniers chiffres n’ont aucune signification particulière et servent seulement à identifier les différents alliages dans leur groupe. La désignation symbolique Elle est destinée à compléter la précédente. La désignation de l’aluminium non allié destiné au corroyage est constitué du symbole chimique du métal (Al) suivi d’un espace et du pourcentage de pureté exprimé avec une ou deux décimales.Exemples : 1199 [Al 99,99] ou 1070A [Al 99,7]Pour les alliages d’aluminium corroyés alliés, la désignation est constituée duSymbole Al suivi d’un espace et du symbole des éléments d’addition respectivement suivi de leur teneur par ordre décroissant.Exemples : 6061 [Al Mg1SiCu] ou 2014 [Al Cu4siMg] Autres désignations d’alliages Il existe également une norme ISO, la norme ISO 209:2007 qui définit la composition chimique de l’aluminium et de ses alliages. Cette norme, peu employée, utilise une nomenclature alphanumérique basée sur le pourcentage des éléments d’alliage principaux. Par exemple, l’alliage 2024 du Tableau 2 devient AlCu4Mg1 dans la nomenclature ISO 209. « Al » par ce qu’il s’agit bien sûr d’un alliage d’aluminium, « Cu4 » parce que l’alliage contient 4 % de cuivre, et « Mg1 » pour 1 % de magnésium. C’est une désignation moins précise que la désignation AA et peu utilisée. Le Tableau suivant donne l’équivalent ISO des alliages les plus utilisés :

Equivalent ISO d’alliages La désignation des états métallurgiques des alliages de corroyageOn distingue de mode de désignation : -soit l’indice de résistance qui indique le résultat obtenu.-soit le symbole de traitement thermique ou mécanique qui rappelle le procédé d’obtention. Indice de résistance Il s’exprime par la lettre R suivie du nombre exprimant le 1/10 de la valeur de la résistance minimale à la traction exprimée en MPa (ou N/mm2).Exemple : 6060-R 19 : alliage 6060 qui présente une résistance à la rupture par traction supérieure ou égale à 190 MPa.Symbole des traitements métallurgiquesOn désigne :— l’état métallurgique de base par une lettre : F, O, H ou T ;— le moyen principal d’obtention par un ou plusieurs chiffres placés derrière cette lettre.États métallurgiques de baseF : état brut de fabrication,O: état recuit,

H: état écroui et éventuellement restauré ou stabilisé,T : état durci par traitement thermique.Les états F et O ne comprennent pas de subdivisions.Les états H et T comprennent les subdivisions ci-après : Subdivisions de l’état H_ Premier chiffre Il symbolise le moyen principal d’obtention du produit :• H1 : écrouissage ;• H2 : écrouissage puis restauration ;• H3 : écrouissage puis stabilisation._ Deuxième chiffre Il indique le niveau de dureté du métal :• 1 : État 1/8 dur ;• 2 : État 1/4 dur ;• 4 : État 1/2 dur ;• 6 : État 3/4 dur ;• 8 : État 4/4 dur ;• 9 : État extra dur._ Troisième chiffre Il est ajouté pour des cas particuliers : Exemple :7 alliage laquéExemple : 3003 H 247 : alliage 3003 état 1/2 dur obtenu par écrouissage et restauration combinée ou non avec le laquage. Subdivisions de l’état T _ Première série de chiffre : indique le processus général du traitement thermique ou thermomécanique :1 : refroidissement après transformation à chaud et maturation ;2 : refroidissement après transformation, à chaud, écrouissage et maturation ;3 : mise en solution séparée, trempe, écrouissage et maturation ;4 : mise en solution séparée, trempe et maturation ;5 : refroidissement après transformation à chaud et revenu ;6 : mise en solution séparée, trempe et revenu ;7 : mise en solution séparée, trempe et sur-revenu ;8 : mise en solution séparée, trempe, écrouissage et revenu ;9 : mise en solution séparée, trempe, revenu et écrouissage ;10 : refroidissement après transformation à chaud, écrouissage et revenu.Chiffres complémentaires : pour expliciter des traitements particuliers :— chiffre 1 (en deuxième position) : revenu peu poussé favorisant la ductilité ;— chiffre 6 (en deuxième position) : revenu plus poussé favorisant la résistance mécanique ;— chiffre 5 lui-même suivi de 1, 2 ou 4 : traitement dit de « relaxation des contraintes » :• 51 : Relaxation par traction contrôlée,• 52 : Relaxation par compression contrôlée,• 54 : Relaxation par combinaison de traction et compression ;— cas particulier : pour les produits filés ou étirés, on ajoute le chiffre 1 pour montrer que le dressage après traction est permis, ou le chiffre 0 pour montrer qu’il est interdit._ Cas particulier pour les états sur-revenus T7 :• T73 : traitement de sur-revenu poussé, privilégiant la résistance à la corrosion sous-tension ;• T76 : traitement de sur-revenu moins poussé que pour T73, conférant une résistance à la traction plus élevée, mais une résistance à la corrosion sous-tension plus faible (la résistance à la corrosion feuilletant est cependant bonne)

• T74 : traitement de sur-revenu intermédiaire entre T73 et T76 (résistance à la traction et à la corrosion sous-tension également intermédiaires) – parfois désigné T736.

Désignation des alliages de moulage

Le système à quatre chiffres de désignation des alliages de fonderie (désignation américaine) Il n’y a pas de système international de désignation pour les alliages de fonderie comme il y en a un pour les alliages corroyés. Cette nomenclature de quatre chiffres (1XX.X) ressemble à la nomenclature des alliages corroyés puisqu’il s’agit d’un regroupement des alliages selon le principal élément d’alliage.Le premier chiffre   : Le premier des quatre (4) chiffres représente le groupe auquel l’alliage appartient.

Signification du premier chiffre de la désignation Ainsi, le « 2 » de 203.0 indique que cet alliage fait partie de la famille dont le principal élément d’alliage est le cuivre. On remarquera que la série 6XX.X n’est pas utilisée. Elle reste disponible aux futurs développements. Le tableau 1 présente les familles d’alliages par rapport à l’élément d’addition le plus important.Les deuxième et troisième chiffres   : Dans la famille 1XX.X, les 2eme et 3eme chiffres indiquent le pourcentage en aluminium au-delà de 99 %. Dans les autres familles, les 2eme et 3eme chiffres n’ont aucune signification particulière et servent seulement à identifier les différents alliages dans leur groupe.Le quatrième chiffre Pour toutes les familles d’alliages de fonderie, la décimale représente la forme de l’alliage. Le « 0 » indique qu’il s’agit d’une pièce coulée; le « 1 » qu’il s’agit d’un lingot, mais dont les limites de composition chimique se rapprochent de la pièce coulée, donc probablement de métal recyclé. Finalement, le « 2 » indique qu’il s’agit d’alliage sous forme de lingot d’aluminium primaire. Désignation symbolique Les alliages sont désignés par des symboles composés de deux parties :-La première correspond à la composition chimique de l’alliage ;-La seconde définit le mode d’obtentionSymbole de la composition chimiqueLe principe défini par la norme NF A 02-004 est le suivant : Aluminium : métal de base, il est désigné par la lettre A, suivie d’un numéro conventionnel représentatif de sa pureté. On a ainsi :A4 pour l’aluminium à 99 %A5 pour l’aluminium à 99,5 % A7 pour l’aluminium à 99,7 % A8 pour l’aluminium à 99,8 % A9 pour l’aluminium à 99,9 % A99 pour l’aluminium à 99,99 %Le complément à 100%représente la teneur totale en impuretés, principalement fer et siliciumPar convention, l’aluminium utilisé pour conducteurs électriques est symbolisé A5/L ou A7/L (la lettre L traduit le contrôle de certaines impuretés qui risquent de diminuer la conductivité électrique)._ Alliages d’aluminium : les éléments d’addition sont représentés par des symboles abrégés dont la brièveté facilite la désignation et les opérations de marquage. Le tableau suivant donne

la liste des symboles des métaux d’addition utilisés pour l’élaboration des alliages d’aluminium.

Symboles de l’aluminium et des éléments constitutifs de ses alliages Le symbole AFNOR des alliages est formé de deux groupes de lettres et chiffres. Le premier groupe comporte la lettre du métal de base, donc A dans le cas des alliages d’aluminium. Le deuxième groupe, séparé du premier par un tiret, comporte des lettres représentant un certain nombre d’éléments d’addition, rangés par ordre de teneurs décroissantes et, éventuellement, des chiffres précisant les teneurs des éléments après lesquels ils sont placés.Exemples :_ A-S7G est un alliage constitué d’aluminium de pureté 99,5 % avec environ 7 % de silicium et du magnésium._ A-U5GT est un alliage constitué d’aluminium de pureté 99,5 % avec environ 5 % de cuivre, du magnésium et du titane.Symbolisation du mode d’obtention Le principe en est défini par la norme NF A 02-002. Il est défini par le symbole Y qui signifie produit moulé, suivi d’un nombre à deux chiffres dont la signification est la suivante :1er chiffre : il signifie le mode d’obtention, c’est-à-dire le procédé de fonderie utilisé, selon la règle suivante :Y2. Coulée en sableY3. Coulée en coquilleY4. Coulée sous pressionY8. Coulée par centrifugationY9. Coulée suivant prescriptions2eme chiffre : il désigne l’état métallurgique de livraison, selon la règle suivante :Y.0 non traité thermiquementY.3 trempé et revenuY.4 trempé et mûriY.5 stabiliséY.6 trempé et stabiliséY.9 traité thermiquement suivant prescription.

Les désignations usitées en moulage sont regroupées dans le tableau suivant :

On utilise parfois, pour les produits moulés, les états de traitement thermique utilisés pour les alliages corroyés et décrits dans la norme NF A 02-006. Les désignations des états T pouvant être appliquées aux alliages de fonderie sont les suivantes :T4 : mise en solution, trempe et vieillissement naturel ;T5 : revenu seulement ;T6 : mise en solution, trempe et revenu ;T7 : mise en solution, trempe et revenu différent de T6.les autres états (T1, T3, T8, T10, T11, T12) ne sont applicables qu’aux alliages de transformation. Par ailleurs, on peut utiliser les symboles T suivis de deux chiffres (autres que 10 à 12) ou de trois ou quatre chiffres ; il s’agit alors de variantes de l’état de traitement thermique standard.

Propriétés des alliages d’aluminium Alliages de corroyageAluminiums non alliés de la série 1000Les propriétés de ces nuances dépendent essentiellement :— des teneurs en impuretés (fer et silicium en particulier) ;— des additions mineures éventuelles ;— des niveaux de durcissement réalisés par écrouissage ou des niveaux d’adoucissement obtenus par restauration et recuit. D’une façon générale les aluminiums non alliés présentent :— une très bonne aptitude à la déformation plastique ;— une résistance mécanique relativement faible ;— un excellent comportement vis-à-vis des agents chimiques et des différentes atmosphères ;— une bonne aptitude au soudage, au brasage, à l’anodisation ;— de très bonnes propriétés cryogéniques.Nuances courantes d’aluminiums non alliésL’aluminium 1080 A doit, à son aptitude à présenter de très beaux états de surface après brillantage et anodisation et à sa très bonne résistance à la corrosion, ses nombreuses applications dans les domaines de la décoration et des industries alimentaires ou chimiques (cuves à acide nitrique).

L’aluminium 1050 A de très grande consommation reçoit les applications les plus variées dans les domaines :— du bâtiment et des travaux publics : couvertures, bardages, revêtements de façades, plafonds, gaines de ventilation... ;— de l’industrie chimique et alimentaire : cuves, échangeurs ;— de l’industrie mécanique : circuits basse pression, accessoires pour canalisations, diffuseurs de climatisation... ;— de l’emballage : tubes souples, étuis rigides, boîtiers d’aérosols... ;— du matériel ménager : ustensiles divers, circuits de réfrigérateurs, pièces de décoration...L’aluminium 1070 A a des propriétés intermédiaires entre celles des nuances 1080A et 1050A.Les aluminiums 1100 et 1200 remplacent le 1050 A toutes les fois que leur plasticité est suffisante et que leur aspect de surface est compatible avec l’application envisagée.Aluminiums raffinésLa nuance la plus couramment utilisée est l’aluminium 1199 (Al _ 99,99 %) obtenu généralement soit par raffinage électrolytique, soit par ségrégation (purification par cristallisation fractionnée). Elle se caractérise par une aptitude exceptionnelle à la déformation plastique, un excellent comportement aux agents atmosphériques et à l’atmosphère marine et surtout par la possibilité d’obtenir de très beaux états de surface après brillantage et anodisation, d’où les applications dans la décoration, la bijouterie, les réflecteurs.Aluminiums pour conducteurs électriquesL’utilisation intensive de l’aluminium dans la fabrication de conducteurs électriques est essentiellement due à l’association exceptionnelle d’une conductivité électrique élevée et d’une faible densité : de ce fait, à conduction égale, la masse d’un conducteur en aluminium n’est que la moitié de celle d’un conducteur en cuivre .Pour des raisons économiques et également de qualité métallurgique ,les aluminiums pour conducteurs électriques sont actuellement essentiellement obtenus, à partir de métal liquide, par des procédés de coulée et laminage en continu .Le fil machine ainsi directement obtenu a généralement un diamètre pouvant varier de 7,5 à 12 mm mais pouvant atteindre 24 mm.Alliages aluminium-cuivre de la série 2000Les alliages de la série 2000, à durcissement structural, forment une gamme importante d’alliages se caractérisant par :— une résistance mécanique moyenne à l’état trempé mûri mais relativement élevée à l’état trempé revenu ;— une bonne tenue à chaud ;— une aptitude au soudage généralement mauvaise selon les procédés traditionnels ;— une résistance à la corrosion relativement faible en atmosphère corrosive.Alliages pour structure à résistance mécanique élevéeL’alliage 2017 A également très connu sous la dénomination Duralumin peut être considéré comme étant à l’origine du développement de l’aluminium dans l’aviation et également du développement de l’aviation elle-même. Il est toujours très utilisé, à l’état T4, dans les domaines les plus variés. L’alliage2214 se différencie du 2014 par une teneur plus faible en fer qui améliore sa ténacité, aussi tend-il à le remplacer toutes les fois que cette propriété est considérée comme privilégiée ou importante (secteur aéronautique en particulier). Les principaux avantages du 2214 résident dans sa grande fiabilité industrielle, sa résistance mécanique relativement élevée à l’état T6 et son bon comportement en fatigue. Son point faible (de même que pour le 2014) consiste dans sa faible résistance à la corrosion sous tension dans le sens travers court des produits épais L’alliage2124 à teneurs plus faibles en fer et silicium tend à remplacer l’alliage 2024 toutes les fois que l’on recherche une ténacitéaméliorée. Son comportement à la corrosion est semblable à celui de l’alliage 2024.

Les applications des alliages 2024 et 2124 sont importantes ; elles concernent les secteurs :— des transports : aéronautique en particulier ;— de la mécanique ;— de l’armement ;— du sport.L’alliage 2618 a reçu depuis des applications dans les domaines les plus variés. Son utilisation la plus spectaculaire concerne l’avion commercial supersonique Concorde dans lequel il intervient pour 75 % de la masse de la structure. Les motivations qui ont abouti à sa sélection pour le Concorde sont essentiellement :— une bonne résistance au fluage de 110 à 150°C et cela même pour des durées atteignant 30 000 h ;— une bonne résistance à la fatigue à la température ambiante et à chaud ;— une bonne stabilité thermique des caractéristiques mécaniques, même après maintien de plusieurs dizaines de milliers d’heures à 130°C ;— une bonne résistance à la corrosion sous tension et cela même dans le cas de produits épais, sous réserve toutefois que les conditions de revenu soient rigoureusement respectées : 20 h à 190 ± 5°C pour l’état T651 ; 22 h à 200 ± 5°C pour l’état T6.L’alliage 2219 peut être considéré comme étant, parmi les différents alliages d’aluminium transformés, celui qui présente la meilleure résistance à la traction et au fluage dans le domaine 200 à 325°C. Indépendamment de sa bonne tenue à chaud, l’alliage 2219 présente :— un bon comportement aux basses températures ;— une aptitude au soudage correcte : c’est de tous les alliages de la série 2000 celui qui présente la meilleure soudabilité (métal d’apport : alliage 2319) d’où son utilisation, en dehors des applications à chaud, pour la fabrication des réservoirs soudés des fusées pour stockage des gaz liquéfiés.L’alliage 2419 est une variante de l’alliage 2219 à teneurs plus faibles en impuretés (Fe ,Si, Ti) et donc à meilleure ténacité.Alliages pour décolletageCes alliages, grâce à la présence d’éléments tels que le plomb et le bismuth, donnent des copeaux courts à l’usinage permettant le décolletage à grande vitesse sur tours automatiques.L’alliage 2030 peut être considéré comme un alliage 2017 A avec addition de 0,8 à 1,5 % de plomb. Fabriqué uniquement sous forme de barres ou tubes filés (état T4) ou filés étirés (état T3), il est très utilisé en France et en Europe. La bonne aptitude à l’anodisation permet une protection efficace contre la corrosion, de bonnes qualités de frottement et, éventuellement, la décoration par coloration.Alliages pour déformation plastiqueCes alliages ont une composition spécialement adaptée (en particulier teneurs en cuivre et magnésium diminuées) de façon à présenter une bonne aptitude à la mise en forme à la température ambiante à l’état T4.L’alliage 2117 le plus ancien, commercialisé en Europe depuis les années 50, a été utilisé dans la carrosserie automobile des modèles Citroën (AMI, DS, SM), Rover, Rolls-Royce... en raison de :— ses caractéristiques moyennes (Rp0,2= 180 MPa,Rm= 300 MPa) pouvant être acquises par mise en solution, trempe à l’air libre et maturation ;— sa bonne aptitude à la mise en forme (A= 27 %) sans apparition de vermiculures ;— sa bonne aptitude au soudage par points (sans dégraissage préalable des tôles), au collage, à la peinture ;— une bonne résistance à la corrosion.L’alliage 2117 est également l’alliage type pour la fabrication des rivets pour pose à froid.Alliages aluminium-manganèse de la série 3000

Les alliages de la série 3000, dont les applications industrielles sont importantes et variées, se caractérisent par : — une résistance mécanique faible mais qui peut être augmentée soit par écrouissage, soit par addition de magnésium (ces alliages n’étant pas susceptibles de durcissement structural sont donc utilisés dans les états écrouis, restaurés ou recuits) ;— une bonne aptitude à la mise en forme, au soudage et au brasage ;— une excellente résistance à la corrosion.Alliages Al-MnL’alliage représentatif est le 3003 : son poids industriel est très important car il remplace l’aluminium non allié toutes les fois qu’une légère augmentation des caractéristiques mécaniques s’avère nécessaire. Sous forme de tôles, bandes, barres, produits filés, il est utilisé dans les domaines les plus divers : bâtiment (bardage, sous-plafond), industrie (pièces chaudronnées, échangeurs cryogéniques et thermiques, radiateurs, climatiseurs), tubes d’irrigation, ustensiles de cuisson.L’alliage 3103 est la variante européenne de l’alliage 3003 ; il se différencie surtout par une teneur en cuivre non imposée (inférieureà 0,10 % au lieu de comprise entre 0,05 et 0,20 %) mais ses applications sont les mêmes.Alliages Al-Mn-MgL’addition de magnésium permet d’augmenter la résistance mécanique des alliages Al-Mn en complétant le durcissement par phases dispersées, obtenu par le manganèse, par un durcissement de la solution solide par présence de magnésium.Alliages aluminium-siliciumde la série 4000Les alliages de la série 4000 n’ont pas le poids industriel des alliages des séries 1000, 2000, 3000, 5000, 6000 et 7000. Il apparaît cependant nécessaire de mentionner ceux qui reçoivent des applications industrielles significatives.Alliages pour métaux d’apport de soudage et de brasage Soudage L’alliage 4043 à 5 % environ de silicium est recommandé toutes les fois que les alliages à souder ou les types d’assemblages à réaliser présentent des difficultés du point de vue soudabilité opératoire (risque de fissuration en particulier).BrasageLes alliages4045 4047 ,4145 sont les métaux d’apport utilisés le plus souvent pour le brasage avec flux alors que les alliages 4004 et 4104 sont spécialement adaptés au brasage sans fluxAlliages pour pistonsL’alliage 4032 est essentiellement réservé à la fabrication des pistons forgés. Il présente une bonne aptitude au forgeage et au matriçage ainsi que des propriétés d’usage adaptées à ce type d’application :— coefficient de dilatation relativement faible par rapport à l’aluminium et aux alliages d’aluminium des autres séries ;— bonne résistance à l’usure et au frottement ;— bonne tenue à chaudAlliages aluminium magnésium de la serie 5000Propriétés généralesLes alliages Al-Mg forment, en fonction de leur teneur en magnésium qui varie de 0,5 à 5,5 %, une gamme très progressive d’alliages dont les propriétés générales sont les suivantes :— caractéristiques mécaniques moyennes— bonne aptitude à la déformation à chaud et à froid, cette aptitude étant toutefois d’autant meilleure que la teneur en magnésium est plus faible ;— excellente soudabilité opératoire et métallurgique, la résistance mécanique des joints soudés étant pratiquement égale à celle du

métal de base à l’état recuit ; cette propriété, jointe à la précédente, explique les nombreuses applications des alliages Al-Mg dans le chaudron nage soudage ;— excellent comportement aux basses et très basses températures, d’où les applications en cryogénie ;— très bonne résistance à la corrosion en atmosphères naturelle, industrielle et marine, sur état soudé ou non.Principaux alliages Al-Mg d’usage généralL’alliage5005 le moins chargé en magnésium (0,8 %), remplace l’aluminium non allié lorsqu’une légère augmentation des caractéristiques est nécessaire : domaine de l’emboutissage, du chaudron nage, de l’architecture (bardages), du mobilier métallique...L’alliage 5050 (Mg = 1,45 %), sous forme de produits filés et laminés est utilisé dans les domaines les plus variés : bâtiment(chéneaux, tuyaux...), ménager (machines à laver...), transports (remorques automobiles, bateaux...).L’alliage 5251 (Mg : 2,05 % ; Mn : 0,3 %) est plus spécialement utilisé sous forme de produits filés (barres, fils, tubes) ou de tubes soudés pour l’irrigation.Alliages aluminium-magnésium-siliciumde la série 6000Les alliages aluminium-magnésium-silicium de la série 6000, à durcissement structural, ont un poids industriel important, en particulier dans le domaine des produits obtenus par filage : 80 % des alliages d’aluminium utilisés dans le monde pour la fabrication des profilés filés appartiennent à cette série.Propriétés généralesLes alliages de la série 6000 commercialisés sont nombreux : ils se différencient par leurs teneurs en Mg (elle peut varier entre 0,3 et 1,5 %), en Si (elle peut varier de 0,3 à 1,4 %) et par la présence d’additions secondaires (Mn, Cr, Cu, Pb, Bi...). Ils présentent néanmoins les propriétés générales ci-après :— très bonne aptitude à la déformation à chaud par laminage et surtout par filage et matriçage — bonne aptitude à la mise en forme à froid (par cintrage par exemple) en particulier dans les états recuits (0) et, à un degré moindre, trempé mûri (T4) ;— caractéristiques moyennes à l’état trempé revenu (T6) ;— très bonne résistance à la corrosion pouvant être renforcée par des traitements d’anodisation ;— possibilité d’obtenir de beaux états de surface dès la sortie de la presse à filer, états de surface qui peuvent être améliorés par brillantage et anodisation ;— bonne aptitude au soudage ;Principaux alliages Al-Mg-Si d’usage généralCes alliages sont utilisés sous formes variées (tôles, barres, matricés) dans des applications très diversifiées.L’alliage 6061 (Mg : 1 % ; Si : 0,6 % ; Cu : 0,3 % ; Cr : 0,2 %) très ancien est encore universellement utilisé dans :— les transports (structures, panneautages, caravanes, conteneurs...) ;— les structures au sol (charpentes de bâtiment, de matériel de manutention, pylônes, paravalanches, coffrages de travaux publics) ;— les pièces chaudronnées soudées.Alliages Al-Mg-Si pour profilésLa très bonne aptitude à la transformation à chaud par filage étant une des qualités maîtresses des alliages Al-Mg-Si, un certain nombred’entre eux sont quasi exclusivement réservés à la fabrication des produits filés : barres, tubes mais surtout profilés. Il y a lieu de distinguer deux types d’alliage.Alliages aluminium-zin cde la série 7000

Les alliages aluminium-zinc comprennent différentes sous-familles mais la principale est constituée par les alliages à haute résistance du type Al-Zn-Mg-Cu.Alliages Al-Zn-Mg-Cu traditionnels à haute résistanceCes alliages, du fait de leurs caractéristiques mécaniques relativement élevées à l’état T6, constituent, par excellence, les alliages d’aluminium dits à haute résistanceL’alliage7075 a été, et est toujours, universellement utilisé sous forme de produits laminés, filés et matricés dans de nombreuses applications :— transports : industrie aéronautique en particulier ;— armement ;— mécanique, boulonnerie ;— sport (skis, bâtons de ski).Alliages Al-Zn-Mg-Cu à haute résistance industrialisés plus récemmentCes alliages ont été spécialement mis au point afin de présenter différents compromis performants des propriétés suivantes :— résistance mécanique fonction de l’épaisseur des produits en agissant sur les éléments d’addition principaux et secondaires ;— résistance à la corrosion sous tension en jouant sur les traitements thermiques T6, T76, T74 (ex T736), T73 ;— ténacité (facteur KIc) et comportement en fatigue en utilisant des alliages à faibles teneurs en impuretés (Fe, Si...), en ajustant les teneurs de certains éléments d’addition secondaires et en optimisant les traitements thermiques.Alliages Al-Zn-Mg (sans Cu) à moyenne résistanceL’alliage représentatif est l’alliage 7020 ; il se caractérise par :— une bonne aptitude à la déformation à chaud par filage en particulier ;— une faible vitesse critique de trempe qui autorise, après mise en solution, le refroidissement à l’air si l’épaisseur ne dépasse pas10 à 12 mm ;Alliages d’aluminium de la série 8000Ces alliages, qui correspondent à ceux qui du point de vue composition n’entrent dans aucune des séries précédentes, comprennent différentes sous-familles à propriétés bien spécifiques.Alliages Al-Fe pour bandes mincesCes alliages dont la composition permet un recyclage facile des déchets sont obtenus sous forme de bandes minces (épaisseur 10 à 100 μm par exemple) réalisées selon un processus de transformation simple et donc économique (par exemple, coulée continue, laminage à froid jusqu’à l’épaisseur finale, recuit). Ces bandes présentent un très bon compromis résistance mécanique et plasticité qui les rend aptes à des applications du type : boîtage léger, capsulage, papier ménager, tuyaux flexibles, échangeurs thermiques.L’alliage 8011 (Al-Fe-Si), le plus ancien, est le plus représentatif ; il est très utilisé pour les capsules de bouchage, les emballages souples et le papier ménager.L’alliage 8006 (Al-Fe-Mn) a une résistance mécanique supérieure à celle du 8011 et est adapté à la réalisation du papier ménager.Alliages Al-Sn pour frottementL’intérêt de ces alliages pour ce type d’application réside dans le fait qu’ils présentent :— un couple de frottement excellent avec l’acier ;— une bonne résistance à la corrosion vis-à-vis des huiles chaudes ;— une bonne résistance à la fatigue ;— une résistance élevée à la corrosion par cavitation.

Les alliages de moulagesLes différentes familles d’alliages ont des caractéristiques qui leur sont propres. Incidemment, elles sont destinées à des usages particuliers. De plus, la coulabilité varie d’une famille

d’alliages à l’autre. Il en résulte des possibilités d’utilisation qui diffèrent. En effet, un procédé en particulier ne permet pas nécessairement d’utiliser tous les types d’alliages. La section suivante présente succinctement quelques particularités des séries d’alliages.2xx.x - Alliages Al-Cu-Alliages traitables thermiquement/pour moulage au sable ou en coquille. -Résistance élevée à température de la pièce et à température élevée; quelques alliages avec une résistance à la fatigue élevée. -Applications typiques pour des pièces aéronautiques et automobiles/moteurs.-Alliages courants 201.0 - 203.0. -Résistance à la rupture typique comprise entre 131 et 448 MPa. Le plus résistant des alliages communs de fonderie est le 201.0 traité thermiquement. Son aptitude au moulage est limitée par sa tendance aux microporosités et à la déchirure à chaud, donc il doit être utilisé préférablement pour le moulage à la cire perdue. En parallèle aux alliages standards, il existe une gamme d’alliages spécialisés pour des applications spécifiques comme, par exemple, les têtes de pistons, les blocs-moteur ou les roulements à billes. Pour ces applications, l’alliage choisi doit avoir une bonne résistance à l’usure, un faible coefficient de friction ainsi qu’une bonne résistance à une température élevée.3xx.x - Alliages Al-Si + Cu ou Mg-Alliages traitables thermiquement/pour moulage au sable, en coquille ou sous pression.-Fluidité excellente, résistance élevée; quelques alliages avec une résistance à la fatigue élevée.-Applications typiques pour pièces d’automobiles (pistons, pompes) et pièces électriques.-Alliages courants 356.0 - A356.0 - 359.0 - A360.0.-Résistance à la rupture typique comprise entre 131 et 275 MPa.Les alliages de la série 3xx.x sont les plus utilisés, car ils permettent beaucoup de flexibilité attribuable à leur haute teneur en silicium, qui confère aux alliages de cette série une bonne fluidité. De plus, ces alliages répondent bien aux traitements thermiques, ce qui offre plusieurs options au niveau des propriétés mécaniques. Par ailleurs, les alliages de la série 3xx.x peuvent aussi être coulés à l’aide de la majorité des techniques de fonderie,Parmi les alliages les plus utilisés de la série, on retrouve le 319.0 et les 356.0/A356.0 pour le moulage au sable et le moulage en coquille; les 360.0, 380.0/A380.0 et 390.0 pour le moulage sous pression; le 357.0/A357.0 pour plusieurs types de moulage,4xx.x - Alliages Al-Si-Alliages non traitables thermiquement/pour moulage au sable, en coquille ou sous pression.-Fluidité excellente permettant la réalisation de pièces à configuration compliquée.-Alliages courants 423.0 - 443.0.-Résistance à la rupture typique comprise entre 117 et 172 MPa.L’alliage B413.0 est reconnu pour sa très bonne coulabilité et son excellente soudabilité lequel provient de sa composition eutectique et à son point de fusion peu élevé (570 °C). Cet alliage combine une ténacité modérée, un bon coefficient d’allongement et une bonne résistance à la corrosion. Il est particulièrement recommandé pour des pièces moulées résistantes à la fatigue, aux formes compliquées, avec des surfaces minces et étanches.5xx.x - Alliages Al-Mg-Alliages non traitables thermiquement, difficiles à mouler, mais offrant de bons finis de surface.-Tenue excellente face à la corrosion et à l’usinabilité.-Applications typiques : ustensiles et équipements culinaires, pièces aéronautiques.-Alliages représentatifs 512.0 - 514.0 - 518.0 - 535.0.-Résistance à la rupture typique comprise entre 117 et 172 MPa.

Les alliages 512.0 et 514.0 ont une résistance moyenne et un bon coefficient d’allongement. Ils sont adéquats pour des pièces exposées à l’eau de mer et à d’autres environnements corrosifs. Ces alliages sont couramment utilisés pour la fabrication de ferrures de portes et de fenêtres susceptibles d’être anodisées. Cependant, l’alliage 355.0 tend à remplacer les alliages de la série 5xx.x pour ces types de pièces, car il offre une coulabilité supérieure. Néanmoins, pour des pièces moulées sous pression, où l’anodisation décorative est particulièrement importante, l’alliage de choix est le 520.0.7xx.x – Alliages Al-Zn-Alliages traitables thermiquement/pour le moulage au sable et en coquille (difficiles à couler).-Usinabilité excellente.-Finis de surface d’une qualité exceptionnelle.-Tenue excellente face à la corrosion.-Applications typiques : meubles, outils de jardinage, équipements de bureau et équipements miniers.-Alliages courants 713.0 – 712.0.-Résistance à la rupture typique comprise entre 205 et 380 MPa.Les alliages de la série 7xx.x sont utilisés uniquement lorsque d’excellents états de surface ou une usinabilité hors pair sont nécessaires, car cette famille d’alliages est difficile à couler.8xx.x – Alliages Al-Sn-Alliages traitables thermiquement/pour le moulage au sable et en coquille (difficile à couler).-Usinabilité excellente.-Tenue excellente face à la corrosion et l’usinabilité.-Applications typiques : roulements et raccords de tous genres.-Alliages représentatifs : 850.0 – 851.0.-Résistance à la rupture typique comprise entre 103 et 205 MPa.Tout comme les alliages de la série 7xx.x, ceux de la série 8xx.x sont difficiles à mouler. Ils sont utilisés seulement lorsque leur facilité d’usinage et leurs qualités, en tant que raccords, sont essentielles.