Pourquoi le choix de la trempe est plus important que le choix de l'alliage
Le 7075 est un alliage -Al-Zn-Mg-Cu traitable thermiquement qui offre l'une des résistances les plus élevées disponibles dans un produit en aluminium forgé courant. Cependant, la désignation de l’alliage à elle seule ne définit pas les propriétés dont bénéficiera une conception. L'état, indiqué par la lettre et le suffixe numérique, décrit le traitement thermique et l'historique de fonctionnement mécanique du matériau, et modifie l'équilibre entre la résistance, la ductilité, la stabilité dimensionnelle et la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte -, plus que toute autre décision.
Trois questions de service doivent être réglées avant de sélectionner un état : quelles charges et quels cycles la pièce doit supporter, quel environnement elle sera soumise et quel degré de distorsion d'usinage le composant fini peut tolérer. Les réponses pointent normalement vers un tempérament et éliminent les autres.
Désignations de tempérament qui vous seront proposées
| Caractère | Condition | Force | Résistance à la corrosion sous contrainte- | Utilisation typique |
|---|---|---|---|---|
| 7075-O | Recuit | Le plus bas | Sans objet | Mise en forme et pliage sévère avant vieillissement |
| 7075-T6 | Solution traitée et vieillie artificiellement | Le plus haut | Le plus bas des tempéraments âgés | Pièces à haute-résistance en service protégé et non-corrosif |
| 7075-T651 | T6 plus étirements contrôlés | Identique au T6 | Similaire au T6 | Plaques usinées avec précision où la distorsion doit être minimisée |
| 7075-T73 / T7351 | Surchargé pour la résistance à la corrosion, T7351 également étiré | Légèrement inférieur au T6 | Considérablement amélioré | Composants exposés à des contraintes de traction soutenues dans des environnements humides ou chlorés |
Résistance, contrainte-Résistance à la corrosion et compromis entre le T6 et le T73-
Lorsque la résistance maximale est l'exigence dominante, le 7075-T6 est normalement l'option préférée. Sa résistance à la traction est de l'ordre de 570 MPa avec un allongement typique d'environ 11 % dans le sens longitudinal, c'est pourquoi elle apparaît dans les raccords de cellule, les outillages, les supports structurels à haute contrainte et les moules très chargés qui doivent résister à l'usure.
La pénalité de cette résistance est la sensibilité aux contraintes de traction soutenues dans un environnement corrosif. Le matériau T6 peut développer des fissures par corrosion sous contrainte lorsqu'il est soumis à une contrainte de traction continue dans de l'air humide ou là où les chlorures s'accumulent. Les traitements T73 et T7351 utilisent une étape de survieillissement qui abandonne délibérément une petite quantité de résistance, généralement de l'ordre de dix pour cent, en échange d'une amélioration importante de la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la corrosion par exfoliation. Toute pièce qui sera soumise à une charge permanente à l'extérieur, près de la côte ou en contact avec l'humidité doit donc être spécifiée dans un état de type T73 plutôt que T6.
Deux notes pratiques suivent. Premièrement, une pièce T6 peut toujours être utilisée dans un endroit corrosif si elle est entièrement protégée par un système de revêtement et si la protection est maintenue, mais il s'agit d'un engagement de maintenance plutôt que d'une solution matérielle. Deuxièmement, les propriétés mécaniques varient selon la forme et la direction du produit : les propriétés sont spécifiées dans les directions longitudinale, longue-transversale et courte-transversale, et la direction transversale courte-est toujours la plus faible. Les valeurs admissibles de conception doivent être prises dans la direction qui régit la pièce.
Stabilité d'usinage : T651, T6511 et contraintes résiduelles
Lorsque la stabilité dimensionnelle pendant l'usinage est une exigence critique, le 7075-T651 est le choix le plus approprié. La désignation T651 signifie que le matériau est traité en solution, puis étiré selon une quantité contrôlée, puis vieilli artificiellement. L'étirement soulage la plupart des contraintes résiduelles internes qui seraient autrement libérées lors du retrait du métal, de sorte que les fines nervures et les longues poches restent plates au lieu de se courber après la coupe finale.
Les barres extrudées ou laminées dans un état de type T6511-fournissent le même principe dans les sections longues. L'enchaînement des opérations compte également : ébaucher en laissant une surépaisseur sur toutes les faces, laisser la pièce se stabiliser, puis usiner en une passe légère et équilibrée des deux côtés. Le stock libéré des contraintes et une séquence d'usinage en deux étapes contrôlent la distorsion de manière beaucoup plus fiable que n'importe quelle mesure seule.
Autres propriétés et chèques d'achat
Les propriétés typiques du 7075 méritent d'être mentionnées à côté du tempérament. La densité est d'environ 2,81 g/cm³ et le module d'Young d'environ 71,7 GPa, avec un coefficient de Poisson proche de 0,33. La plage de fusion est d'environ 477 à 635 degrés et la conductivité thermique est de l'ordre de 130 à 150 W/m·K. La dureté Rockwell dans la condition T6 est d'environ 87 HRB. La gamme de composition enregistrée est d'environ 5,1 à 6,1 pour cent de zinc, 2,1 à 2,9 pour cent de magnésium, 1,2 à 2,0 pour cent de cuivre et 0,18 à 0,28 pour cent de chrome, le reste étant de l'aluminium et des ajouts mineurs de fer, de silicium, de manganèse et de titane.
Le soudage mérite un avertissement explicite : le 7075 n'est normalement pas considéré comme soudable pour un service structurel, car la zone affectée par la chaleur perd une grande partie de sa résistance et devient sujette à la fissuration. Les joints doivent être conçus comme des assemblages fixés ou collés mécaniquement plutôt que soudés.
Avant de passer une commande, confirmez quatre choses : que l'état est indiqué explicitement avec l'alliage et la forme du produit, que le certificat d'inspection indique les propriétés de traction et la composition pour la chaleur réelle, que le matériau est fourni selon une spécification de produit reconnue telle que ASTM B209 pour les tôles et les plaques ou ASTM B211 pour les barres, et que des tests de solidité interne par ultrasons ou équivalents sont disponibles lorsque la pièce est fortement sollicitée. Un certificat qui nomme l'alliage mais omet l'état ne peut pas être vérifié par rapport aux exigences de conception.
FAQ
Q : Le 7075-T6 convient-il à une utilisation marine en extérieur ?
Pas dans un état non protégé sous une charge de traction soutenue. La fissuration par corrosion sous contrainte-est le risque majeur dans un environnement de chlorure humide, donc une trempe T73 ou T7351 plus un revêtement protecteur est la spécification habituelle.
Q : Quelle quantité de force est perdue lors du passage de T6 à T73 ?
Environ dix pour cent en traction et en limite d'élasticité, selon la forme et la direction du produit. En retour, la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la corrosion par exfoliation s'améliore considérablement.
Q : Que signifie le chiffre supplémentaire dans le T651 ?
Cela indique que le matériau a été étiré de manière contrôlée après le traitement en solution pour soulager les contraintes résiduelles internes, ce qui le rend adapté à l'usinage de précision.
Q : Le 7075 peut-il être soudé ?
Il n'est normalement pas soudable pour les applications structurelles, car la soudure et la zone affectée par la chaleur perdent une grande partie de leur résistance et sont sensibles aux fissures. Une fixation mécanique ou un collage par collage est préférable.
Q : Le 7075 a-t-il de bonnes performances en fatigue ?
Sa résistance à la fatigue est élevée pour un alliage d’aluminium dans les états vieillis, ce qui explique en partie son utilisation dans les structures cyclistes et aérospatiales. Les performances dépendent toujours de l’état de surface, des entailles et de la présence de piqûres de corrosion.
Q : Combien de temps un composant 7075 durera-t-il en service ?
La durée de vie est régie par la charge, l'environnement et la maintenance plutôt que par un chiffre fixe. Avec des revêtements protecteurs et une élimination rapide de la corrosion, une longue durée de vie est possible, mais un matériau non protégé soumis à des contraintes prolongées dans un environnement humide peut se détériorer beaucoup plus rapidement.
