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Les alliages d'aluminium pour
corroyage sont des alliages à base d'aluminium destinée pour la majorité à être transformé par des techniques de forge
(laminage, filage, matriçage, forge etc)
| Sommaire |
Conformément aux directives de l'Aluminium Association (Washington DC 20006, USA), les alliages d'aluminium sont désignés à l'aide d'un système numérique de quatre chiffres. Ces quatre chiffres identifiant la composition chimique de l'alliage. Ce groupe de quatre chiffres est parfois suivi d'une lettre indiquant une variante nationale
Il est à noter que la norme européenne EN573-1 indique que cet ensemble de 4 chiffre doit être précédé pour la alliages destinées à être corroyés par le préfixe EN, les lettres « A » (aluminium), « W » (pour les produits corroyés, wrought en anglais), un tiret « - » et les quatre chiffres.
Exemple : EN AW-4007
La notation complète est rarement utilisée. Par souci de facilité, seule la désignation à quatre chiffres sera utilisée dans le reste de l'article. C'est la notation la plus utilisée.
| Série | Désignation | Elément d'alliage principale |
|---|---|---|
| Série 1000 | 1XXX | 99% d'aluminium au minimum |
| Série 2000 | 2XXX | Cuivre (Cu) |
| Série 3000 | 3XXX | Manganèse (Mn) |
| Série 4000 | 4XXX | Silicium (Si) |
| Série 5000 | 5XXX | Magnésium |
| Série 6000 | 6XXX | Magnésium (Mg) et Silicium (Si) |
| Série 7000 | 7XXX | Zinc (Zn) |
| Série 8000 | 8XXX | Autres éléments |
| Série 9000 | / | Non utilisé |
Exemple : la teneur en fer (Fe) des alliages 7075 (maximum 0.50 %) et 7175 (maximum 0.20%)
Les alliages d'aluminium destinés à être corroyé 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:
| / |
Alliages trempants
ou à durcissement structural ou à traitement thermique |
Alliage à durcissement par écrouissage
ou non trempant ou sans traitement thermique |
|---|---|---|
| Série |
2000
4000
6000
7000
|
1000
2000
5000
|
La suite de l'article de l'article mentionnera un certain nombre d'exemples d'alliage. La liste n'est pas exhaustive. De même, il est indiqué des exemples de caractéristiques mécaniques qui ne sont indiquées qu'à titre d'exemple afin de situer des ordres de grandeurs. Les modes de transformation et de traitements thermiques pouvant modifier sensiblement ces valeurs.
Il ne s'agit pas à proprement parler d'alliage puisqu'il s'agit de nuances en principe sans ajout d'éléments. Cependant, les différents alliages 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 : cuves, échangeur, bardage pour bâtiment, emballage, matériels ménager.
Les alliages dits raffinés contiennent plus de 99,99 % d'aluminium. Ils trouvent leurs applications principales dans l'industrie de l'électronique optique : condensateur, microprocesseur mais également dans la fabrication de pièces de réflexion. Dans ces deux cas, la présence d'impureté peut provoquer des erreurs ou des pannes. Un des représentants de cette classe d'alliage est le 1199.
| Alliage | - | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Autres
chaque |
Autres
total |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1050A | Min. | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | reste |
| / | Max. | 0.25 | 0.40 | 0.05 | 0.05 | / | / | / | 0.07 | 0.05 | / | 0.03 | / | |
| 1199 | Min. | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | Reste |
| Max. | 0.006 | 0.006 | 0.006 | 0.002 | 0.006 | / | / | 0.006 | 0.003 | / | 0.002 | / |
(1) Moyenne des modules de traction et de compression.
(2)Barre filée, état O,H111.
Les concentrations sont en pourcentage massique.
| / | 1050 |
|---|---|
| Masse volumique (g/cm3) | 2.70 |
| Coefficient de dilatation linéique (0 à 100 °C) (°C-1.106) | 23.6 |
| Module d'élasticité (MPa) (1) | 69000 |
| Coefficient de Poisson | 0.33 |
| Conductivité thermique (0 à 100°C) (W/M°C) | État O/H18 : 231 |
| Résistivité thermique à 20°C (µcm) | État O/H18 : 2.8 |
| capacité thermique massique (0 à 100°C) (J/kg°C) | 945 |
| Limité élastique RP0.2 (MPa) | 20 (2) |
| Limité à la rupture Rm (MPa) | 60-95 (2) |
| Allongement (%) | 25 (2) |
L'élément d'alliage des alliages 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 les applications aéronautiques. Ils présentent également de bonnes aptitudes de tenue à chaud et pour le décolletage. En revanche, ils ont résistance à la corrosion faible en atmosphère corrosive du fait de la présence de cuivre.
Ces alliages ont de nombreuses applications en aéronautiques, mécaniques. En générale, ils sont utilisés pour des pièces travaillantes.
Le 2017 anciennement appelé en France duralumin est utilisé pour ces bonnes aptitudes à l'usinage en revanche ces 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).
| Alliage | - | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Autres
chaque |
Autres
total |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | Min. | 0.20 | / | 3.5 | 0.40 | 0.40 | / | / | / | / | / | / | / | reste |
| Max. | 0.8 | 0.7 | 4.5 | 1.0 | 1.0 | 0.10 | / | 0.25 | / | 0.25 | 0.05 | 0.15 | ||
| 2024 | Min. | / | / | 3.8 | 0.30 | 1.2 | / | / | / | / | / | / | / | Reste |
| Max. | 0.50 | 0.50 | 4.9 | 0.9 | 1.8 | 0.10 | / | 0.25 | 0.15 | 0.20 | 0.05 | 0.15 |
Les concentrations sont en pourcentage massique.
| / | 2017 | 2024 |
|---|---|---|
| Masse volumique (g/cm3) | 2.79 | 2.77 |
| Intervalle de fusion | 510-640 | 500-638 |
| Coefficient de dilatation linéique (0 à 100 °C) (°C-1.106) | 23.0 | 22.9 |
| Module d'élasticité (MPa) (1) | 74000 | 73000 |
| Coefficient de Poisson | 0.33 | 0.33 |
| Conductivité thermique (0 à 100°C) (W/M°C) | État T4 : 134 | État T3 : 120 |
| Résistivité thermique à 20°C (µcm) | État T4 : 5.1 | État T3 : 5.7 |
| capacité thermique massique (0 à 100°C) (J/kg°C) | 920 | 920 |
| Limité élastique RP0.2 (MPa) | 260 (2) | 300 (3) |
| Limité à la rupture Rm (MPa) | 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 6 mm (3) Barre filée état T3 (trempé, écroui, mûri) diamètre entre 50 et 100 mm
L'élément d'alliage de cette série est le manganèse. 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 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. On peut noter également que 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 : boite boisson, conserve), la chaudronnerie grâce aux bonne caractéristique à l'emboutissage, l'électroménager, le bâtiment.
| Alliage | / | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Autres
chaque |
Autres
total |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3003 | Min. | / | / | 0.05 | 1.0 | / | / | / | / | / | / | / | / | reste |
| Max. | 0.6 | 0.7 | 0.20 | 1.5 | / | / | / | 0.10 | / | / | 0.05 | 0.15 | ||
| 3004 | Min. | / | / | / | 1.0 | 0.8 | / | / | / | / | / | / | / | Reste |
| Max. | 0.30 | 0.70 | 0.25 | 1.5 | 1.3 | / | / | 0.25 | / | / | 0.05 | 0.15 |
| / | 3003 | 3004 |
|---|---|---|
| Masse volumique (g/cm3) | 2.73 | 2.72 |
| Intervalle de fusion | 640-655 | 630-655 |
| Coefficient de dilatation linéique (0 à 100 °C) (°C-1.106) | 23.2 | 23.8 |
| Module d'élasticité (MPa) (1) | 69000 | 69000 |
| Coefficient de Poisson | 0.33 | 0.33 |
| Conductivité thermique (0 à 100°C) (W/M°C) | État O/H18 : 180 | État O/H38 : 163 |
| Résistivité thermique à 20°C (µcm) | État H18 : 4.2 | État O/H38 : 4.1 |
| Capacité thermique massique (0 à 100°C) (J/kg°C) | 935 | 935 |
| Limité élastique RP0.2 (MPa) | 120 (2) | 180 (2) |
| Limité à la rupture Rm (MPa) | 140 - 180 (2) | 220-265 (2) |
| Allongement (%) | 5 (2) | 2 (2) |
(1) Moyenne des modules de traction et de compression
(2) Produit laminé état H14 épaisseur entre 1.6 et 3.2 mm
Les alliages de la série des 4000 sont nettement moins utilisés que les alliages des autres séries.
On peut distinguer - les alliages bas silicium (taux inférieur à 2%) qui sont utilisés pour la soudure et également pour des ustensiles émaillés (alliage 4006), - les alliage haut silicium (taux compris entre 5 et 13 %). Ils sont utilisés en soudure (exemple, le 4043 est utilisé en soudure TIG et MIG.
| Alliage | - | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Autres
chaque |
Autres
total |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4006 | Min. | 0.8 | 0.50 | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | reste |
| Max. | 1.2 | 0.8 | 0.10 | 0.05 | 0.01 | 0.20 | / | 0.05 | / | / | 0.05 | 0.15 | ||
| 4043 | Min. | 4.5 | / | / | / | / | / | / | / | / | (*) | / | / | Reste |
| Max. | 6.0 | 0.6 | 0.30 | 0.15 | 0.20 | / | / | 0.10 | / | / | 0.05 | 0.15 |
(*) Le Béryllium est limité 0.0008 au maximum pour les électrodes de soudage Les concentrations sont en pourcentage massique.
L'élément d'alliage est le magnésium (jusqu'à 5%). Ce sont des alliages par écrouissage.
Ces alliages ont des caractéristiques mécaniques moyennes qui augmentent avec le taux de magnésium. Ces caractéristiques augmenteront également avec le taux d'écrouissage.
Ils ont une bonne aptitude à la déformation. Cette aptitude diminuant si le taux de magnésium augmente. Ils ont un excellent comportement à la soudure et à ce titre sont utilisés en chaudronnerie soudure. Ils ont également un bon comportement aux basses températures. Ils ont un bon comportement à la corrosion qui justifie leur utilisation dans les applications marine. Cependant une exposition à la température (à partir de 65°C) peut générer des problèmes de corrosion extrêmement importants. Ce phénomène augmentant avec le taux de magnésium. Ils sont également utilisés pour certaines applications de décoration grâce à un bon comportement aux traitements de surface (anodisation, brillantage).
Ils sont utilisés dans la construction navale, le transport, l'industrie chimique.
| Alliage | - | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Autres
chaque |
Autres
total |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5005 | Min. | / | / | / | / | 0.50 | / | / | / | / | / | / | / | reste |
| Max. | 0.30 | 0.7 | 0.20 | 0.20 | 1.1 | 0.10 | / | 0.25 | / | / | 0.05 | 0.15 | ||
| 5086 | Min. | / | / | / | 0.20 | 3.5 | 0.05 | / | / | / | / | / | / | Reste |
| Max. | 0.40 | 0.50 | 0.10 | 0.7 | 4.5 | 0.25 | / | 0.25 | 0.15 | / | 0.05 | 0.15 |
Les concentrations sont en pourcentage massique.
| / | 5005 | 5086 |
|---|---|---|
| Masse volumique (g/cm3) | 2.70 | 2.66 |
| Intervalle de fusion | 630-655 | 585-642 |
| Coefficient de dilatation linéique (0 à 100 °C) (°C-1.106) | 23.7 | 23.9 |
| Module d'élasticité (MPa) (1) | 69000 | 71000 |
| Coefficient de Poisson | 0.33 | 0.33 |
| Conductivité thermique (0 à 100°C) (W/M°C) | État O : 205 | État O : 126 |
| Résistivité thermique à 20°C (µcm) | État O : 3.3 | État O : 5.6 |
| Capacité thermique massique (0 à 100°C) (J/kg°C) | 945 | 945 |
| Limité élastique RP0.2 (MPa) | 160-222 (2) | 190 (3) |
| Limité à la rupture Rm (MPa) | 135 (2) | 275-330 (3) |
| Allongement (%) | 3 (2) | 11 (3) |
(1) Moyenne des modules de traction et de compression.
(2) produit laminé H16, épaisseur entre 1,6 et 12 mm.
(3) produit laminé H22, épaisseur entre 3,2 et 25 mm.
Cette famille d'alliage à une grande importance industrielle. Elle est très utilisée pour les profilés.
Ils ont une de très bonne aptitude à la déformation (filage, matriçage principalement) et à la mise en forme à froid à l'état recuit. Leurs caractéristiques mécaniques sont moyennes et sont inférieures à celles des alliages 2000 et 7000. Ces caractéristiques peuvent être augmentées par addition de silicium qui donnera le précipité durcissant Mg2Si. Ils ont une excellente résistance à la corrosion notamment atmosphérique. Ils se soudent très bien (soudure à l'arc ou brasage).
On peut les diviser en deux groupes. Un groupe dont les compositions sont plus chargé en magnésium et silicium (6061, 6082 par exemple). Ils sont utilisés pour des applications de structure (charpente, pylône…). Une deuxième catégorie moins chargée en silicium qui par conséquent aura des caractéristiques mécaniques plus faibles. C'est le cas du 6060 qui permettra de grandes vitesses de filage mais qui aura des caractéristiques mécaniques plus faibles. Il sera utilisé par exemple en décoration et ameublement, menuiserie métallique.
Il faut également noter l'existence du 6101 anciennement appelé Amelec. Cet alliage a été énormément utilisé pour ces aptitudes de conducteur électrique. Il a notamment été utilisé énormément pour la fabrication de lignes moyenne et haute tension en France.
| Alliage | - | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Autres
chaque |
Autres
total |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6060 | Min. | 0.03 | 0.10 | / | / | 0.35 | / | / | / | / | / | / | / | reste |
| Max. | 0.6 | 0.30 | 0.10 | 0.10 | 0.6 | 0.05 | / | 0.15 | 0.10 | / | 0.05 | 0.15 | ||
| 6082 | Min. | 0.7 | / | / | 0.40 | 0.6 | / | / | / | / | / | / | / | Reste |
| Max. | 1.3 | 0.50 | 0.10 | 1.0 | 1.2 | 0.25 | / | 0.20 | 0.10 | / | 0.05 | 0.15 | ||
| 6101 | Min. | 0.30 | / | / | / | 0.35 | / | / | / | / | / | / | / | Reste |
| Max. | 0.7 | 0.50 | 0.10 | 0.03 | 0.8 | 0.3 | / | 0.10 | / | / | 0.05 | 0.05 |
Les concentrations sont en pourcentage massique.
| / | 6060 | 6082 |
|---|---|---|
| Masse volumique (g/cm3) | 2.70 | 2.71 |
| Intervalle de fusion | 615-655 | 570-645 |
| Coefficient de dilatation linéique (0 à 100 °C) (°C-1.106) | 23.4 | 23.5 |
| Module d'élasticité (MPa) (1) | 69500 | 69500 |
| Coefficient de Poisson | 0.33 | 0.33 |
| Conductivité thermique (0 à 100°C) (W/M°C) | État T5 : 200 | État T6 : 174 |
| Résistivité thermique à 20°C (µcm) | État T5 : 3.3 | État T6 : 4.2 |
| Capacité thermique massique (0 à 100°C) (J/kg°C) | 945 | 935 |
| Limité élastique RP0.2 (MPa) | 110 (2) | 240 (3) |
| Limité à la rupture Rm (MPa) | 150 (2) | 300 (2) |
| Allongement (%) | 14 (2) | 8 (3) |
(1) Moyenne des modules de traction et de compression
(2) barre étirée état T5 diamètre inférieur à 100 mm
(3) Barre étirée état T6 diamètre compris entre 60 et 150 mm.
Globalement ces alliages ont de très bonnes caractéristiques mécaniques ce sont les alliages d'aluminium à haute résistance. Malheureusement ces très bonnes caractéristiques mécaniques sont obtenues au détriment de la résistance à la corrosion. Pour retrouver une bonne résistance à la corrosion, il faut effectuer ce qui est appelé un sur-revenu ou revenu à double pallier (T7). Ce traitement se paie par une baisse des caractéristiques mécaniques.
Ces alliages se divisent en deux groupes : les 7000 avec addition de cuivre et les 7000 sans addition de cuivre.
Ce sont eux qui ont les meilleures résistances mécaniques (à l'état T6). Le sur-revenu fait baisser les caractéristiques mécaniques d'environ 20 %.
L'alliage le plus connu de ce groupe est le 7075 utilisé en aéronautique, armement, sport.
En les comparant avec les alliages avec cuivre, ils ont de moins bonnes caractéristiques mécaniques mais comparativement une bonne à la corrosion. Certains comme le 7020 présente également de bonnes aptitudes à la soudure.
| Alliage | - | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr | Zr+Ti | Autres
chaque |
Autres
total |
Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7020 | Min. | / | / | / | 0.05 | 1.0 | 0.10 | / | 4.0 | / | 0.08 | 0.08 | / | / | reste |
| Max. | 0.35 | 0.40 | 0.20 | 0.50 | 1.4 | 0.35 | / | 5.0 | / | 0.20 | 0.25 | 0.05 | 0.15 | ||
| 7075 | Min. | / | / | 1.2 | / | 2.1 | 0.18 | / | 5.1 | / | / | / | / | / | Reste |
| Max. | 0.40 | 0.50 | 2.0 | 0.30 | 2.9 | 0.28 | / | 6.1 | 0.20 | / | / | 0.05 | 0.15 |
Les concentrations sont en pourcentage massique.
| / | 7020 | 7075 |
|---|---|---|
| Masse volumique (g/cm3) | 2.78 | 2.80 |
| Intervalle de fusion | 605-645 | 475-630 |
| Coefficient de dilatation linéique (0 à 100 °C) (°C-1.106) | 23.0 | 23.5 |
| Module d'élasticité (MPa) (1) | 71500 | 72000 |
| Coefficient de Poisson | 0.33 | 0.33 |
| Conductivité thermique (0 à 100°C) (W/M°C) | État T5 : 140 | État T6 : 130 |
| Résistivité thermique à 20°C (µcm) | État T5 : 4.9 | État T6 : 5.2 |
| Capacité thermique massique (0 à 100°C) (J/kg°C) | 920 | 915 |
| Limité élastique RP0.2 (MPa) | 210 (2) | 470 (3) |
| Limité à la rupture Rm (MPa) | 320 (2) | 535 (3) |
| Allongement (%) | 14 (2) | 8 (3) |
| Limité élastique RP0.2 (MPa) | / | 390 (4) |
| Limité à la rupture Rm (MPa) | / | 475 (4) |
| Allongement (%) | / | 7 (4) |
(1) Moyenne des modules de traction et de compression
(2) Tôle laminé État T6, épaisseur entre 0.35 et 12 mm
(3)Tôle laminé État T6, épaisseur entre 3.2 et 6 mm
(4) Tôle laminé État T7351, épaisseur entre 6 et 25 mm
Liste de normes européennes (non exhaustive)
