Comment les alliages d'aluminium sont classés
Le système d'alliage corroyé à quatre -chiffres regroupe les métaux selon leur principal élément d'alliage : 1xxx est essentiellement de l'aluminium pur, 2xxx est à base de cuivre-, 3xxx est à base de manganèse-, 5xxx est à base de magnésium-, 6xxx combine du magnésium et du silicium et 7xxx est à base de zinc-avec du magnésium et du cuivre. Une deuxième distinction est tout aussi importante dans la pratique : les alliages 2xxx, 6xxx et 7xxx peuvent être traités thermiquement-, tandis que les nuances 1xxx, 3xxx et 5xxx gagnent en résistance uniquement grâce à l'écrouissage.
Le choix d'une nuance commence donc par deux questions : quelle propriété domine la conception et la pièce peut-elle être-traitée thermiquement après formage ?
6061 versus 7075 : résistance, soudabilité et cas d'utilisation
| Propriété | 6061-T6 | 7075-T6 |
|---|---|---|
| Principaux éléments d'alliage | Mg et Si | Zn, Mg et Cu |
| Résistance à la traction typique | 310 MPa | 572 MPa |
| Limite d'élasticité typique | 276 MPa (240 MPa minimum) | 503 MPa |
| Soudabilité | Excellent | Pauvre; perte de résistance dans la zone de soudure |
| Résistance à la corrosion | Bon, y compris l'exposition marine | Modéré; protégé par bardage ou revêtement |
| Applications typiques | Cadres structurels, supports, quincaillerie marine, cadres de vélo | Longerons d'aile d'avion, ferrures fortement chargées, composants de compétition |
Le 6061 est l'alliage structurel à usage général : soudable, résistant à la corrosion et disponible dans une large gamme d'extrusions et de plaques.. 7075 atteint des niveaux de résistance proches de certains aciers mais sacrifie la soudabilité et les performances contre la corrosion. Il est donc réservé aux pièces où le chemin de charge justifie le coût supplémentaire et les exigences de finition.
Lire les désignations de tempérament
| Désignation | Signification | Effet |
|---|---|---|
| O | Recuit | Condition la plus douce et la plus formable |
| H1x | Durci uniquement | La force augmente avec l'indice de trempe, de H12 à H18 |
| H2x | Trempé puis partiellement recuit | Légèrement plus ductile au même niveau de résistance |
| H3x | Durci sous contrainte puis stabilisé | Standard pour feuille 5xxx, par exemple. 5052-H32 |
| T4 | Solution traitée thermiquement et vieillie naturellement | Résistance modérée, bonne formabilité après vieillissement |
| T6 | Solution traitée thermiquement et vieillie artificiellement | Résistance maximale pour les qualités 6xxx et 7xxx |
L’écart créé par la trempe est grand. Le grade 1100 recuit offre une limite d'élasticité d'environ 35 MPa, tandis que le 6061-T6 atteint environ 276 MPa. Pour une section donnée, le choix de l'état modifie souvent la capacité de charge plus qu'un changement d'alliage.
Pourquoi le 5052 est le choix standard pour le service maritime
Le 5052 contient environ 2,5 % de magnésium, qui soutient une couche d'oxyde protectrice stable dans des conditions chargées de sel-et continuellement humides. La nuance conserve une ductilité utile à basse température, résiste mieux à l'encrassement biologique que l'acier non peint et est facilement soudée et formée. Les coques de bateaux, les structures de quai, les composants de pontons et les passerelles offshore sont des applications typiques ; les performances en fatigue en service humide sont nettement meilleures que celles de nombreux alliages à plus haute résistance.
1100 Aluminium dans les équipements chimiques et alimentaires
1100 est de l'aluminium pur à plus de 99 %. Il est plus doux que n'importe quel alliage de la liste mais possède une excellente résistance à un large éventail d'acides et de composés organiques, et il est essentiellement non-réactif avec l'acide acétique, l'acide nitrique et les alcools. Cette combinaison prend en charge les réservoirs de stockage de produits chimiques, les canalisations pharmaceutiques et les lignes de transformation alimentaire où la contamination doit être évitée. Sa conductivité thermique élevée constitue un autre avantage dans les échangeurs de chaleur à plaques et les cuves à double enveloppe.
Propriétés thermiques et physiques par rapport à l'acier
| Propriété | Alliages d'aluminium | Acier au carbone |
|---|---|---|
| Conductivité thermique | 138-222 W/m·K (5 052 à 1 100) | Environ 50 W/m·K |
| Dilatation thermique | 23.6 µm/m·K | Environ 12 µm/m·K |
| Plage de fusion | 582-660 degrés selon le niveau | Environ 1370-1538 degrés |
| Densité | 2,7 g/cm³ | 7,85 g/cm³ |
| Module élastique | Environ 70 GPa | Environ 200 GPa |
L'aluminium conduit la chaleur environ trois à quatre fois plus rapidement que l'acier et se dilate environ deux fois plus pour la même élévation de température. Les longs trajets nécessitent donc des joints de dilatation et des raccords coulissants. Le point de fusion plus bas rend le moulage et l'extrusion beaucoup plus faciles qu'avec l'acier, mais limite le service à haute -température à moins qu'un alliage et une température de conception appropriés ne soient sélectionnés.
Sélection d'un alliage : un chemin pratique
Eau de mer, brouillard salin ou service humide : choisissez le 5052 ou le 5083 plutôt qu'un alliage traitable thermiquement-
Cadres structurels soudés : 6061-T6 avec enduit 4043 ou 5356, ou 5052 lorsqu'aucun traitement thermique n'est disponible
Résistance maximale pour un raccord usiné : 7075-T6, avec un schéma de revêtement pour la protection contre la corrosion
Contact chimique, pharmaceutique ou alimentaire : 1100 pour une résistance chimique pure, 5052 là où plus de résistance est nécessaire
Formage profond ou pliage sévère : recuit O revenu, puis vieillir ou accepter la résistance inférieure de la pièce formée
Foire aux questions
Q : Quel est le plus fort, 6061 ou 7075 ?
Le 7075-T6 est environ deux fois plus résistant en termes de rendement, environ 503 MPa contre 276 MPa pour le 6061-T6. Le compromis est une mauvaise soudabilité et une résistance à la corrosion plus faible, c'est pourquoi le 7075 est normalement utilisé pour les pièces usinées ou rivetées plutôt que pour les structures soudées.
Q : Que signifie T6 sur un certificat de matériel ?
Il enregistre le traitement thermique de mise en solution suivi d'un vieillissement artificiel jusqu'à une résistance maximale. Une pièce en 6061-T6 ne peut pas être reformée après vieillissement sans perdre son état, le formage doit donc être terminé avant le traitement thermique final.
Q : Pourquoi le 5052 est-il utilisé pour les bateaux au lieu d'un alliage plus résistant ?
Le service maritime punit la corrosion et la fatigue bien plus qu'il ne récompense la résistance à la traction maximale.. 5052 conserve son film d'oxyde protecteur, reste ductile à basse température et soude sans perdre l'intégrité du joint.
Q : Le 1100 convient-il aux équipements sous pression ?
Le 1100 est utilisé dans la transformation chimique et alimentaire en raison de sa pureté et de sa résistance à la corrosion, mais sa faible résistance limite les pressions nominales. Des qualités de résistance plus élevées-sont sélectionnées lorsque la pression interne plutôt que la compatibilité chimique régit l'épaisseur de la paroi.
Q : Dans quelle mesure l’aluminium se dilate-t-il plus que l’acier ?
Environ deux fois plus, soit environ 23,6 contre 12 µm/m·K. Un profilé en aluminium de dix mètres se déplacera de plusieurs millimètres de plus qu'un profilé en acier avec le même changement de température, c'est pourquoi des joints de dilatation sont conçus.
Q : Un alliage-traitable thermiquement peut-il être soudé tout en conservant sa résistance ?
Pas complètement. Le soudage dépasse-vieillit la zone affectée par la chaleur-et réduit la résistance locale jusqu'à environ la moitié dans les qualités 6xxx et 7xxx. La conception accepte la zone ramollie ou déplace la soudure dans une région de contrainte inférieure-.
