Tableau 3: Désignation des alliages d’aluminium corroyés Tableau 4: Désignation des alliages d’aluminium de fonderie

Dans la première notice d’information sur l’aluminium(voir le numéro précédent), nous avons donné uneintroduction générale sur l’aluminium et les problèmesde soudage qui peuvent survenir. La deuxième partie donne un aperçu des différentessortes d’aluminium et ceci, selon les classificationsaméricaines et européennes. Il existe actuellement plus de 400 alliages d’aluminium(alliages corroyés) et plus de 200 alliages de fonderie.La meilleure façon de mieux connaître ces alliages estde se familiariser avec les différents systèmes utiliséspour classifier ces matériaux.

Par ir. R. Vennekens, EWE - Institut Belge de la Soudureing. B. Verstraeten, IWE - Institut Belge de la Soudureing. K. Broeckx, EWE - Institut Belge de la Soudure(Traduction: M.-C. Ritzen, Institut Belge de la Soudure)

SYSTÈME AMÉRICAIN

En Amérique du Nord, l’AluminiumAssociation inc. est responsable de la classificationdes alliages. Tant pour les alliagescorroyés que pour les alliages defonderie, il existe un livre reprenantles différents types d’alliage avecleur composition chimique et leurspropriétés.Quand des alliages sensibles à lafissuration doivent être soudés, ceslivres donnent également desinformations très utiles. Les alliages d’aluminium sontsubdivisés en groupes sur base deleurs propriétés telles que traitementthermique et mécanique et élémentsd’alliage principaux. Les alliages (corroyés) sontdésignés par un nombre de quatrechiffres et les alliages de fonderie

par un nombre de trois chiffres suivid’un point et d’un chiffre indiquants’il s’agit d’une pièce moulée oud’un ingot.Désignation des alliagesd’aluminium (corroyés)Le premier chiffre indique l’élémentd’alliage le plus important (Xxxx). Il est également utilisé pourdésigner les différentes sériesd’alliages d’aluminium telles queséries 1000, 2000 jusque 8000(voir tableau 3). Le deuxième chiffre (xXxx), s’il n’estpas nul, indique s’il y a eumodification de l’alliage spécifique. Les troisième et quatrième chiffresidentifient un alliage spécifiquedans la série. Par ex. pour l’alliage 5183, lechiffre 5 indique qu’il s’agit d’unalliage de magnésium, le chiffre 1indique qu’il s’agit de la première

modification par rapport à l’alliageoriginel 5083 et le nombre 83identifie l’alliage dans la série5xxx. La seule exception dans ce systèmeest la série 1xxx (aluminium pur) oùles deux derniers chiffres donnentla teneur en aluminium minimaleau-dessus de 99 %. L’alliage 1350 contient donc aumoins 99,50 % d’aluminium.Désignation des alliages defonderieCe système contient trois chiffresplus une décimale (par ex. 356.0).Le premier chiffre (Xxx.x) désignel’élément d’alliage principal(Tableau 4). Les deuxième et troisième chiffresidentifient l’alliage spécifique. Le chiffre après le point indique s’ils’agit d’une pièce moulée (.0) oud’un ingot (.1 ou .2).

Désignation des traitementsthermiques des alliagesd’aluminiumIl existe des différences importantesdans les propriétés des différentesséries d’alliages d’aluminium ce quia également une influence sur leurapplication. Il existe deux catégories totalementdifférentes parmi les sériessurnommées: les alliagessusceptibles de durcissement partraitement thermique et les alliagesnon susceptibles de durcissement.Cette distinction est très importante

quand on examine l’influence dusoudage sur ces deux catégoriesde matériaux. Les séries 1000, 3000 et 5000ne peuvent être durcis que parécrouissage. Les alliages des séries 2000,6000 et 7000 sont susceptiblesde durcissement par traitementthermique. La série 4000 contient les deuxcatégories. Les alliages de fonderie des séries200, 300, 400 et 700 sontsusceptibles de durcissement partraitement thermique. L’écrouissage n’est généralement

CAHIER IBS

NOTICE D’INFORMATION SUR L’ALUMINIUM - 2ÈME PARTIE

CLASSIFICATION DES ALLIAGES D’ALUMINIUM

Il existe actuellement plus de 400 alliages d’aluminium (alliages corroyés) et plus de200 alliages de fonderie (Toutes les doc.: Marc Martens)

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LES ALLIAGES D’ALUMINIUMSONT SUBDIVISÉS EN GROUPESSUR BASE DE LEURS PROPRIÉTÉS

TELLES QUE TRAITEMENTTHERMIQUE ET MÉCANIQUE ET

ÉLÉMENTS D’ALLIAGE PRINCIPAUX

CAHIER IBS

pas utilisés sur ces alliages.Les alliages susceptibles dedurcissement obtiennent leurspropriétés mécaniques optimalespar traitements thermiques. Le plus utilisé est la trempe aprèsmise en solution suivi d’unvieillissement artificiel. Lors de la trempe après mise ensolution, l’alliage est porté à unetempérature de ± 280 °C afind’avoir une mise en solution deséléments d’alliage. On réalise ensuite une trempe(souvent dans de l’eau) et onobtient ainsi une solution sursaturéeà température ambiante. On applique ensuite souvent untraitement de vieillissement quiprovoque une précipitation d’unepartie des éléments d’alliage pourobtenir ainsi les propriétéssouhaitées. Il existe deux types de processusde vieillissement: premièrement, levieillissement naturel qui se passe àtempérature ambiante etdeuxièmement, le vieillissementartificiel qui se produit àtempérature plus élevée. De nombreux alliages susceptiblesde durcissement sont utilisés dansdes constructions soudées à l’étattrempé après mise en solution etvieilli artificiellement.

Les alliages non susceptibles dedurcissement atteignent leurspropriétés mécaniques optimalesaprès écrouissage (la résistanceaugmente avec l’importance del’écrouissage). Le système pour la désignation dutraitement thermique est repris autableau 5. Une série de lettres et de chiffresest ajoutée au nombre désignantl’alliage (ex. 6061-T6).En plus de ces désignations debase (tableau 5), il y a encoredeux subdivisions: l’une concernela lettre H (écrouissage - tableau 6)et l’autre la lettre T (traitementthermique - tableaux 7a et 7b).Les séries d’alliages d’aluminium

et leurs propriétés- Série 1000 (aluminium pur):Cette série ne peut pas être traitéethermiquement. La résistance à latraction varie de 69 à 186N/mm2. Elle a une excellenterésistance à la traction dans unlarge domaine de température.Cette série est souvent désignéecomme aluminium pur (min. 99,00% Al). Ces alliages sont soudablesmais ont un faible intervalle defusion de sorte que des procéduresde soudage acceptables

demandent quelque attention.Comme ces alliages ont despropriétés mécaniques relativementfaibles, ils sont rarement utilisésdans les constructions. Ils sontcependant utilisés en raison de leurrésistance élevée à la corrosion etleur bonne conductibilité électrique.Ces alliages sont soudés avec unmétal d’apport en aluminium pur oude la série 4000 (alliage desilicium).- Série 2000 (alliage de Cu): Ces alliages peuvent être traitésthermiquement. La résistance à latraction varie de 186 à 427N/mm2. Ce sont des alliagesd’aluminium-cuivre (0,7 - 6,8 %) àrésistance élevée, souvent utilisésdans l’industrie aéronautique etspatiale. Certains de ces alliagessont considérés comme nonsoudables (fissuration à chaud etsensibilité à la corrosion soustension). D’autres peuvent êtresoudés avec des procédés desoudage à l’arc quand on suit uneprocédure de soudage correcte.Comme métal d’apport, on utilisela série 2000 (si on exige la mêmerésistance) ou la série 4000 (avecdu silicium ou aluminium et cuivre)en fonction de l’application.Certains alliages “non soudables”sont soudés avec succès avec leprocédé Friction Stir.- Série 3000 (alliage de Mn):Ce sont des alliages aluminium-manganèse (0,05 - 1,8 % Mn). Larésistance maximale à la tractionest de 110 à 283 N/mm2. Cesont des alliages ayant unerésistance modérée avec unebonne résistance à la corrosion etune bonne capacité de mise enœuvre et pouvant être utilisés àhaute température (casseroles etpoêles, échangeurs de chaleur, ...).Ces alliages peuvent être soudésavec un métal d’apport de la série1000 (à déconseiller), la série4000 et la série 5000, enfonction de la composition et del’application.- Série 4000 (alliage de Si):C’est la seule série qui contiennedes alliages susceptibles dedurcissement par traitementthermique et non susceptibles dedurcissement. Ce sont des alliagesaluminium-silicium (0,6 - 21,5 %Si). Quand on allie du silicium àde l’aluminium, on a un point defusion plus faible et une meilleurefluidité à l’état fondu. Cespropriétés sont souhaitables tantpour le soudage que pour lebrasage. Quand on ajoute un peude silicium, l’alliage n’est passusceptible de durcissement partraitement thermique. Ces alliagesavec du magnésium ou du cuivre,en plus du silicium, peuvent êtretrempés après mise en solution.Ces métaux d’apport ne peuventêtre appliqués que quand laconstruction soudée est ensuitetraitée thermiquement.- Série 5000 (alliage de Mg):

Tableau 5: Désignation de l’état de livraison

Les alliages aluminium-manganèse (0,05 - 1,8 % Mn) peuvent être utilisés à hautetempérature (casseroles et poêles, échangeurs de chaleur, ...)

Tableau 6: Subdivisions de H – écrouissage

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LES ALLIAGES SUSCEPTIBLES DEDURCISSEMENT PAR TRAITEMENT

THERMIQUE ET LES ALLIAGESNON SUSCEPTIBLES DE

DURCISSEMENT

CAHIER IBS

Ce sont des alliages d’aluminium-magnésium (0,2 - 6,2 % Mn) ayantune résistance à la traction de 125à 352 N/mm2. Ils ne sont passusceptibles de durcissement partraitement thermique et ont larésistance la plus élevée de cegroupe. Ces alliages sont trèssoudables et peuvent donc êtreutilisés pour diverses applications.Ces alliages sont souvent soudésavec des métaux d’apport choisissur base de la composition dumétal de base et de l’application.Les alliages de cette série ayantplus de 3 % Mg ne peuvent êtreutilisés au-dessus de 65 °C car ils

peuvent alors devenir sensibles à lacorrosion sous tension. Les alliagesayant moins de 2,5 % Mg peuventêtre soudés avec des métauxd’apport des séries 5000 et4000. Avec plus de 2,5 Mg,seule la série 5000 peut êtreutilisée comme métal d’apport avecune composition appropriée aumétal de base.- Série 6000 (alliage de Mg-Si):Les alliages de cette série sontsusceptibles de durcissement partraitement thermique. La résistance à la traction varie de125 à 400 N/mm2. Ce sont desalliages d’aluminium-magnésium-silicium (Mg et Si = ±1%) qui sontsouvent utilisés dans des

applications soudées. La plupartsont des produits extrudés. Cesalliages sont sensibles à lafissuration à chaud et doivent doncêtre soudés avec suffisamment demétal d’apport. Un métal d’apportdes séries 4000 ou 5000 peutêtre utilisé.- Série 7000 (alliage de Zn):Ce sont des alliages d’aluminium-zinc (0,8 - 12 % Zn) susceptiblesde durcissement par traitementthermique avec une résistancevariant de 220 à 605 N/mm2. Ilsappartiennent aux alliagesd’aluminium ayant la résistance laplus élevée. Comme pour la série2000, certains sont considéréscomme non soudables avec desprocédés de soudage à l’arc, lesautres bien. Les alliages soudables,comme par exemple les alliages

7000, peuvent être soudés avecdes métaux d’apport de la série5000.

SYSTÈME EUROPÉEN

Le système européen pour laclassification des alliagesd’aluminium est comparable ausystème américain et est décritdans l’EN 573 pour les alliagescorroyés.EN 573-1: Aluminium et alliagesd’aluminium - Compositionchimique et forme des produitscorroyés - Partie 1 : système dedésignation numérique. Cette norme fait partie d’une sériede quatre normes. Les autres normes sont:EN 573-2: Aluminium et alliagesd’aluminium - Composition

chimique et forme des produitscorroyés - Partie 2 : système dedésignation fondé sur les symboleschimiques.EN 573-3: Aluminium et alliagesd’aluminium - Compositionchimique et forme des produitscorroyés - Partie 3 : compositionchimique.EN 573-4: Aluminium et alliagesd’aluminium - Compositionchimique et forme des produitscorroyés - Partie 4 : forme desproduits. Base pour la codificationLa désignation de l’aluminium etdes alliages d’aluminium se fait surbase des symboles chimiquessouvent suivis de chiffres donnant lapureté de l’aluminium ou la teneurnominale de l’élément en question.Ces données sont reprises dansl’EN 573-3. Normalement, ces indications sontplacées entre crochets après lequatrième chiffre. La désignation peut être précédéedes lettres AW: A pour aluminiumet W pour “wrought” (alliagecorroyé).Exemples:Désignation normale: EN AW-5052 ou EN AW-5052[AlMg2,5]Désignation spéciale: EN AW-AlMg2,5.Codification pour les alliages(corroyés) d’aluminium non alliésLe symbole Al est suivi de la teneuren aluminium pur avec une ou deuxdécimales.Exemples: EN AW-1199[Al99,99] ou EN AW-1070[Al 99,7]Quand on ajoute une faible teneurd’un élément, le symbole de celui-cisuit la teneur en aluminium pur.Exemple: EN AW-1100[Al99,0Cu].

Tableau 7a: Subdivisions de T - traitements thermiques Tableau 7b: Subdivisions de T - Traitements thermiques dans l’ordre chronologique

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LE SYSTÈME EUROPÉEN POUR LACLASSIFICATION DES ALLIAGES

D’ALUMINIUM EST COMPARABLEAU SYSTÈME AMÉRICAIN ET ESTDÉCRIT DANS L’EN 573 POUR

LES ALLIAGES CORROYÉS

La meilleure façon de mieux connaître les alliages est de se familiariser avec lesdifférents systèmes utilisés pour classifier ces matériaux

CAHIER IBS

Codification des alliagesd’aluminium (corroyés)L’alliage est désigné par Al suivipar les principaux élémentsd’alliage avec indication de lateneur de l’élément. On ajoutequatre éléments au maximum.Exemples: EN AW-2014[AlCu4SiMg] ou EN AW-7050[AlZn6CuMgZr]. On ajoute parfoisune lettre pour des applicationsspéciales.Exemple: EN AW-1350[EAl 99,5]- applications électriques.Codification des alliages defonderieCelle-ci est comparable au systèmeaméricain.Indication de la dureté (H)Celle-ci est également comparableau système américain. Le deuxièmechiffre après H donne le degréd’écrouissage; Hx8 est la dureté laplus élevée obtenue dans uneproduction normale. A l’aide dutableau 8, on peut déduire larésistance minimale à la traction de

l’état Hx8, en partant de larésistance minimale à la traction àl’état recuit. (Voir tableau 8)Indication des traitementsthermiquesCelle-ci est analogue au systèmeaméricain et est décrite en détaildans la norme EN 515 -Aluminium et alliages d’aluminium -Produits corroyés - Désignation desétats métallurgiques.

QUELQUES ALLIAGESD’ALUMINIUM FORTUTILISÉS

Le tableau 9 reprend les alliagesd’aluminium les plus courants avecleur composition. Les anciennesdénominations françaises etallemandes y sont mentionnéespour information.o

A l’aide du tableau 8, on peut déduire larésistance minimale à la traction de l’état

Hx8, en partant de la résistanceminimale à la traction à l’état recuit

Le tableau 9 reprend les alliages d’aluminium les plus courants avec leur composition

XX Métallerie 49 — Spécial soudage — Avril 2003 XXMétallerie 49 — Spécial soudage — Avril 2003

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and form of wrought products - Part 2: Chemical symbol baseddesignation system

EN 573-3: Aluminium and aluminium alloys - Chemical compositionand form of wrought products - Part 3: Chemical composition

EN 573-4: Aluminium and aluminium alloys - Chemical compositionand form of wrought products - Part 4: Forms of products.

•EN 515 - Aluminium and aluminium alloys - Wrought products -Temper Designations

Ir. R. Vennekens, EWE, FweldI - Institut Belge de la Soudure

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