Les alliages d'aluminium pour corroyage sont des alliages à base d'aluminium destinés pour la majorité à être transformés par des techniques de laminage, filage, matriçage, forge, etc. Ils sont à distinguer des alliages d'aluminium pour fonderie.

Désignation numérique

Conformément aux directives de l' (Washington DC 2006, États-Unis), les alliages d'aluminium sont désignés à l'aide d'un système numérique de quatre chiffres. Ces derniers identifient la composition chimique de l'alliage. Ce groupe de quatre chiffres est parfois suivi d'une lettre indiquant une variante nationale.

La norme européenne EN 573-1 indique que cet ensemble de quatre chiffres doit être précédé pour les alliages destinés à être corroyés par le préfixe EN, les lettres « A » (aluminium), « W » (pour les produits corroyés, ) et un tiret « - ».Exemple : EN AW-4007.La notation complète est rarement utilisée. Par souci de simplification, seule la désignation à quatre chiffres sera utilisée dans le reste de l'article. C'est la notation la plus utilisée.

Signification des désignations Le premier chiffre indique l'élément d'alliage principal suivant le code suivant : Série Désignation Élément d'alliage principal Phase principale présente dans l'alliage Série 1000 1XXX 99 % d'aluminium au minimum - Série 2000 2XXXCuivre (Cu) Série 3000 3XXXManganèse (Mn)AlMn Série 4000 4XXXSilicium (Si) - Série 5000 5XXXMagnésium (Mg) AlMg Série 6000 6XXXMagnésium (Mg) et Silicium (Si)MgSi Série 7000 7XXXZinc (Zn) MgZn Série 8000 8XXXAutres éléments - Série 9000 /Non utilisé -

Le deuxième chiffre indique une variante de l'alliage initial. Souvent il s'agit d'une fourchette plus petite dans un ou plusieurs éléments de l'alliage. Exemple : la teneur en fer (Fe) des alliages 7075 (maximum 0,50 %) et 7175 (maximum 0,20 %). Les troisième et quatrième chiffres sont des numéros d'ordre et servent à identifier l'alliage. La seule exception est la série 1000 ces deux chiffres indiquant le pourcentage d'aluminium.

Classement par type de transformation Les alliages d'aluminium destinés à être corroyés peuvent être classés en deux familles en fonction du type de transformation ou de traitement qui permettront d'obtenir les caractéristiques mécaniques et de résistance à la corrosion : les alliages trempants qui seront traités thermiquement ; les alliages par écrouissage qui obtiendront leurs caractéristiques mécaniques par écrouissage, donc par déformation à froid.

/ Alliages trempantsouà durcissement structuralouà traitement thermique Alliage à durcissement par écrouissageounon trempantousans traitement thermique Série 2000 6000 7000 1000 3000 4000 5000

Les états métallurgiques des alliages d'aluminium pour corroyage La désignation des alliages d'aluminium est indiquée dans la norme européenne EN 515 (Aluminium et alliages d'aluminium – Produits corroyés – désignation des états métallurgiques).

Les pièces en alliage d'aluminium obtenues par déformation sont classées en état métallurgique. Il y a 5 états normalisés, classifiés par une lettre : F : brut de transformation. Il s'applique à une pièce après sa transformation (laminage, forgeage, filage etc). Cela sous-entend qu'aucun traitement thermique n'a été réalisé et surtout qu'il n'y a pas de garantie de caractéristiques mécaniques ; O : recuit (le plus bas niveau de caractéristiques mécaniques) ; W : mis en solution, trempé (état instable évoluant par maturation) ; H : écroui. Cet état ne s'applique qu'aux alliages à durcissement par écrouissage ; T : traitement thermique. Ne s'applique qu'aux alliages à durcissement par traitement thermique.

Les états écrouis (H) La lettre H est suivie par 2 ou dans certains cas 3 chiffres.

Exemples : 5086 H16, 5083 H112.

Le premier chiffre indique le type de gamme thermomécanique. Le deuxième chiffre donne le degré d'écrouissage et donc le degré de caractéristique mécanique. Ce deuxième chiffre a généralement les valeurs suivantes : 2 : quart dur (écrouissage ≈ 12 %) ; 4 : demi dur (écrouissage ≈ 30 %) ; 6 : trois quart dur (écrouissage ≈ 50 %) ; 8 : dur (écrouissage ≈ 75 %).

L'éventuel troisième chiffre désigne une variante.

+ Évolution des caractéristiques d'une tôle en alliage 5005 en fonction de l'écrouissage, tôle d'épaisseur de État Limite à larupture () Limiteélastique () Allongementà la rupture (%) DuretéBrinell H12 125 95 4 39 H14 145 120 2 48 H16 165 145 3 52 H18 185 165 2 58

Les états traités thermiquement (T) Cas général La lettre T est suivie par une séquence de 1 à 5 chiffres.

Le premier chiffre indique le type de traitement thermique. Les plus classiques sont : T4 : mis en solution, trempé, mûri ; T6 : mis en solution, trempé, revenu ; T7 : mis en solution, trempé, sur-revenu (pour les alliages de la famille 7000).

Les chiffres suivants indiquent des variantes. Si la séquence de chiffre se termine par : 1 : la pièce est détentionnée (suppression des contraintes internes) par traction ; 2 : la pièce est détentionnée par compression ; 4: la pièce est détentionnée par une combinaison de traction et de compression (ne s'applique qu'aux pièces matricées détentionnées en matrice). Exemples : 2014 T651, 2014 T62.

Traitement T7, sur-revenu Pour les états T7, le deuxième chiffre indique le degré de sur-revenu. Ce chiffre va de 9 (faiblement sur-revenu) à 3 (sur-revenu maximum).

Les caractéristiques mécaniques décroissent en allant de 9 à 3. À l'inverse, la résistance à la corrosion croît.

Les différentes séries La suite de l'article mentionne un certain nombre d'exemples d'alliages. La liste n'est pas exhaustive.

De même, les caractéristiques mécaniques qui sont indiquées ne figurent qu'à titre d'exemple afin de situer des ordres de grandeurs. Les modes de transformation et/ou de traitement thermique pouvant modifier sensiblement ces valeurs. Pour les valeurs précises et correspondant exactement à un cas donné, il faut se reporter aux normes ou aux informations du producteur.

Comparaison des caractéristiques mécaniques

Série 1000 (aluminium) Il ne s'agit pas à proprement parler d'alliage puisqu'il s'agit de nuances, en principe sans ajout d'éléments. Cependant, les différentes nuances de la série 1000 se distinguent par la présence plus ou moins importante d'impuretés. Souvent, le troisième chiffre indique le degré de pureté en donnant la valeur de la première décimale à ajouter à 99 % (exemple : l'alliage 1050 contient 99,5 % d'aluminium).

Parmi ces nuances, l'alliage 1050 est le plus représenté. Il est utilisé dans de très nombreuses applications et souvent pour des applications de grande consommation : cuve, échangeur, bardage pour bâtiment, emballage, matériel ménager.

Les alliages dits raffinés contiennent plus de 99,99 % d'aluminium. Ils trouvent leurs applications principales dans l'industrie de l'électronique ou de l'optique : condensateur, microprocesseur mais également dans la fabrication de pièces de réflexion. Dans ces deux cas, la présence d'impuretés peut provoquer des erreurs ou des pannes. Un des représentants de cette classe d'alliage est le 1199. + Composition Alliage -SiFeCuMnMgCrNiZnTiZr + TiAutreschaqueAutrestotalAl 1050AMin.///// / / / / / / /le reste Max.0.250.400.050.05// /0.070.05/0.03/1199Min.///// / / / / / / /le resteMax.0.0060.0060.0060.0020.006/ /0.0060.003/0.002/

Les concentrations sont en pourcentage massique.

+ Caractéristiques physiques1050 Masse volumique () 2,70 Coefficient de dilatation linéique () () 23,6 Module d'élasticité (MPa) (1) Coefficient de Poisson 0,33 Conductivité thermique () () État O/H18 : 231 Résistivité électrique à () État O/H18 : 2,8 Capacité thermique massique () () 945 Limite élastique RP0.2 () 20 (2) Limite à la rupture Rm () 60-95 (2) Allongement (%) 25 (2) (1) Moyenne des modules de traction et de compression. (2) Barre filée, état O, H111.

Série 2000 (aluminium cuivre) L'élément d'alliage de la famille 2000 est le cuivre (Cu). Ils obtiennent leurs caractéristiques mécaniques par durcissement structural. Ils sont caractérisés par de bonnes caractéristiques mécaniques notamment à l'état trempé revenu ou maturé. C'est grâce à ces caractéristiques mécaniques qu'ils ont été choisis pour les applications aéronautiques. Ils présentent également de bonnes aptitudes de tenue à chaud et pour le décolletage. Cependant, ils ont une résistance à la corrosion faible en atmosphère corrosive du fait de la présence de cuivre.

Ces alliages ont de nombreuses applications en aéronautique et en mécanique. En général, ils sont utilisés pour des pièces soumises à des contraintes.

vignette|Assemblage d'un Dewoitine D.333 (1934) : le fuselage de cet avion était entièrement en duralumin.

Le 2017 (ou AU4G) anciennement appelé en France duralumin est utilisé pour ses bonnes aptitudes à l'usinage. Il a été découvert par le métallurgiste allemand Alfred Wilm en 1906 grâce à l'effet du vieillissement d'un alliage d'aluminium et de cuivre. Peu après la Première Guerre mondiale, il a remplacé les toiles durcies par un vernis d'acétate de cellulose ou de nitrocellulose qui recouvraient les ailes et le fuselage des premiers avionsLes vernis à l'acétate de cellulose, consulté 2010/09/05. Cependant, ses caractéristiques mécaniques sont moyennes.

L'alliage 2024 a de meilleures caractéristiques mécaniques grâce à un taux plus élevé en magnésium. Il présente une bonne tenue à la ténacité et à la propagation de criques (fissures). Le 2024 est très utilisé en construction aéronautique.

+ Composition Alliage -SiFeCuMnMgCrNiZnTiZr + TiAutreschaqueAutrestotalAl 2017AMin.0,20 /3,500,400,40 / / / / / / /le reste Max.0,800,704,501,001,000,10 /0,25 /0,250,050,152024Min. / /3,800,301,20 / / / / / / /le resteMax.0,500,504,900,901,800,10 /0,250,150,200,050,15

Les concentrations sont en pourcentage massique.

+ Caractéristiques physiques / 2017 2024 Masse volumique () 2,79 2,77 Intervalle de fusion 510-640 500-638 Coefficient de dilatation linéique () () 23,0 22,9 Module d'élasticité (MPa) (1) Coefficient de Poisson 0,33 0,33 Conductivité thermique () () État T4 : 134 État T3 : 120 Résistivité à () État T4 : 5,1 État T3 : 5,7 Capacité thermique massique () () 920 920 Limite élastique RP0.2 () 260 (2) 300 (3) Limite à la rupture Rm () 390 (2) 440 (3) Allongement (%) 9 (2) 9 (3) (1) Moyenne des modules de traction et de compression (2) Barre filée état T4 (trempé, maturé) diamètre entre 75 et (3) Barre filée état T3 (trempé, écroui, mûri) diamètre entre 50 et

Série 3000 (aluminium manganèse) L'élément d'alliage de cette série est le manganèse (Mn). Pour certains alliages de cette famille, le taux de magnésium (Mg) est relativement important, on peut parler d'alliage aluminium manganèse magnésium (Al-Mn-Mg). Le manganèse a pour effet d'augmenter les caractéristiques mécaniques. Pour augmenter les caractéristiques mécaniques, il est également possible de jouer sur le taux de cuivre (jusqu'à 0,20 %). Ce sont des alliages à écrouissage. Leurs caractéristiques mécaniques ne sont pas obtenues par traitement thermique mais par la déformation à froid.

Ces alliages sont caractérisés par des caractéristiques mécaniques relativement faibles, une très bonne aptitude à la mise en forme, une bonne soudabilité et une bonne résistance à la corrosion.

L'alliage le plus représentatif de cette série est le 3003. L'alliage 3004 a une meilleure résistance mécanique grâce à l'apport de magnésium. Certains alliages de cette série ont été mis au point pour être émaillés (3009 par exemple).

Les applications de ces alliages sont les emballages (3004 : boîte boisson, boite de conserve), la chaudronnerie grâce aux bonnes caractéristiques à l'emboutissage, l'électroménager, le bâtiment.

+ Composition Alliage /SiFeCuMnMgCrNiZnTiZr + TiAutreschaqueAutrestotalAl 3003Min.//0,051,00/ / / / / / / /le reste Max.0,600,700,201,50// /0,10//0,050,153004Min.///1,000,80 / / / / / / /le resteMax.0,300,700,251,501,30/ /0,25//0,050,15