Comprendre les désignations d'alliages d'aluminium : Guide pratique

L'aluminium est un métal léger mais incroyablement résistant, ce qui en fait un excellent choix pour de nombreuses applications dans les industries automobile, aérospatiale et électronique. Avec sa durabilité et sa légèreté physique, l'aluminium est résistant à la corrosion grâce à une forte couche de film d'oxyde couvrant sa surface.

Puisque l'aluminium forme facilement des composés avec d'autres éléments chimiques, un grand nombre d'alliages d'aluminium ont été développés au fil des ans. Pour créer un alliage d'aluminium et améliorer certaines qualités de l'aluminium de base, vous devez ajouter un élément chimique à l'aluminium pur. Cela nécessite un mélange approfondi de ces éléments – tels que le magnésium, le silicium, le zinc ou le cuivre – avec l'aluminium pendant que le métal est en fusion. Ces éléments peuvent augmenter la résistance, la densité, la travaillabilité, la conductivité électrique de l'aluminium, et plus encore.

Les alliages d'aluminium peuvent varier considérablement selon leur composition et leur revenu. Pour éviter la confusion, les alliages d'aluminium sont nommés et classés selon un système de numérotation des alliages d'aluminium. Ces systèmes aident les concepteurs et les ingénieurs à se familiariser avec les divers alliages, leurs caractéristiques et applications courantes. Cela aide les équipes produit à choisir le bon alliage d'aluminium et la bonne méthode de fabrication pour une pièce particulière.

Numéros de série de l'aluminium déformé (wrought)

L'Aluminum Association a établi le système de description des alliages déformés en 1954. Lorsque le système a été mis en œuvre pour la première fois, il listait 75 compositions chimiques – aujourd'hui, il y a plus de 530 éléments chimiques actifs enregistrés, et ce nombre continue de croître.

Le système de numérotation des séries d'aluminium déformé nomme les éléments avec quatre chiffres numériques où le premier chiffre représente l'élément d'alliage principal, le second chiffre indique une modification d'un alliage spécifique, et le troisième et quatrième chiffres sont des numéros arbitraires assignés à des alliages spécifiques dans la série.

Voici les agents d'alliage principaux dans la série d'aluminium déformé :

1xxx – 99,000 minimum d'aluminium

Il est impossible que l'aluminium soit pur à 100 %, mais l'aluminium dans cette catégorie de série déformée contient au moins 99 % d'aluminium. Pour tous les effets pratiques, les alliages 1xxx sont considérés comme de l'aluminium pur. Notamment, cet alliage est l'exception à la règle de nommage de la série déformée – dans les noms d'alliages 1xxx, les deux derniers chiffres représentent le pourcentage minimum d'aluminium au-dessus de 99. Par exemple, l'Alliage 1350 consiste en au moins 99,50 % d'aluminium.

L'aluminium pur a une grande résistance à la corrosion et une bonne travaillabilité, plus une conductivité électrique et thermique élevée. Pour cette raison, cet alliage est souvent utilisé pour des applications électriques et chimiques. L'aluminium pur n'est pas très résistant et est rarement utilisé pour des applications structurelles, mais le durcissement par déformation peut modérément augmenter la résistance du matériau.

2xxx – Cuivre

Cet alliage de série déformée offre une haute résistance et une performance sur une large gamme de températures et est régulièrement utilisé dans les applications aérospatiales. Un alliage d'aluminium d'avion bien connu est l'Alliage 2024. Cependant, certains alliages aluminium-cuivre sont sensibles à la corrosion sous contrainte par la chaleur et sont considérés comme non soudables, tandis que d'autres alliages 2xxx peuvent être soudés en utilisant les bonnes méthodes. La série 2xxx diminue l'allongement et la résistance à la traction de l'aluminium et n'offre pas une aussi bonne résistance à la corrosion que les autres alliages de la série déformée.

3xxx – Manganèse

Les alliages d'aluminium 3xxx ont d'abord été utilisés uniquement dans les casseroles et poêles, mais sont maintenant largement utilisés dans les composants d'échangeurs de chaleur pour les véhicules et les centrales électriques. Avec une bonne stabilité thermique et une résistance à la corrosion, les alliages de cette catégorie sont adaptés à une utilisation dans des conditions extrêmes. La série 3xxx permet également une bonne formabilité et travaillabilité. Le 3003 est un alliage de manganèse populaire utilisé pour des applications de résistance modérée nécessitant des formes complexes.

4xxx – Silicium

Le silicium réduit le point de fusion de l'aluminium et améliore sa fluidité lorsqu'il est en fusion. Pour cette raison, les alliages 4xxx sont souvent utilisés dans le fil de soudage par fusion et comme alliages de brasage. Le silicium seul n'est pas traitable thermiquement, mais un certain nombre d'alliages 4xxx répondent bien aux traitements thermiques grâce au cuivre ou au magnésium ajoutés.

5xxx – Magnésium

Les alliages d'aluminium dans cette catégorie sont facilement soudables et largement utilisés pour des applications dans la construction navale, le transport, la construction de ponts et le bâtiment. Les alliages 5xxx offrent une bonne résistance à la corrosion dans les environnements marins et ont la plus haute résistance de tous les alliages non traitables thermiquement. Cependant, les alliages 5xxx avec plus de 3 à 3,5 % de magnésium ne sont pas recommandés pour le service à température élevée au-dessus de 65,6 °C (150 °F) en raison de la possibilité de fissuration par corrosion sous contrainte.

6xxx – Magnésium et silicium

Les alliages 6xxx consistent généralement en environ 1,0 % de magnésium et de silicium chacun, ce qui produit du magnésium-silicide. Le magnésium-silicide peut supporter des traitements thermiques de solution qui améliorent la résistance, la formabilité et la résistance à la corrosion. Ce numéro de série déformé est utilisé dans toute l'industrie de la fabrication par soudage, principalement incorporé dans les composants structurels et les extrusions.

Ces alliages sont sensibles aux fissures de solidification, ce qui signifie qu'ils ne devraient pas être soudés sans matériaux d'apport – souvent, le 6xxx est soudé avec des matériaux d'apport 4xxx ou 5xxx pour augmenter la soudabilité. Un alliage majeur de magnésium-silicide est le 6061, qui est l'un des alliages d'aluminium traitables thermiquement les plus polyvalents.

7xxx – Zinc

Ce numéro de série déformé contient certains des alliages d'aluminium à plus haute résistance qui sont les mieux adaptés pour les applications de haute performance dans l'équipement sportif compétitif ou les industries aéronautiques et aérospatiales. Les ajouts de zinc varient de 0,8 à 12 % dans les alliages 7xxx et peuvent être couplés avec de plus petits pourcentages de magnésium, cuivre et chrome pour la traitabilité thermique.

Comme la série 2xxx, la série 7xxx contient des alliages à la fois adaptés et non adaptés au soudage – un alliage couramment soudé est le 7005, qui est principalement utilisé avec des matériaux d'apport 5xxx. L'un des alliages d'aluminium à plus haute résistance disponibles est le 7075, qui est souvent utilisé dans les structures de cellules d'avion et pour d'autres applications à haute contrainte.

Considérations pour la série d'aluminium déformé

Il est important de noter quels alliages d'aluminium sont traitables thermiquement et lesquels ne le sont pas. Cela aidera les équipes produit à déterminer les applications appropriées pour des alliages d'aluminium spécifiques, et à protéger les composants des hautes températures lorsque nécessaire.

• Les alliages des séries 2xxx, 6xxx et 7xxx sont traitables thermiquement.
• Les alliages d'aluminium déformé des séries 1xxx, 3xxx et 5xxx ne sont pas traitables thermiquement et ne permettent que le durcissement par déformation.
• La série 4xxx contient certains alliages traitables thermiquement, mais principalement des alliages non traitables thermiquement. Cependant, la plupart des alliages 4xxx non traitables thermiquement peuvent répondre aux traitements thermiques lorsqu'ils sont mélangés avec d'autres alliages traitables thermiquement.

Aux États-Unis, nous utilisons principalement la série d'alliages d'aluminium déformé, mais il existe d'autres systèmes de nommage et d'organisation de l'aluminium, y compris la série d'alliages d'aluminium coulé. Les numéros de série d'aluminium coulé ressemblent aux numéros ci-dessus. La série d'aluminium coulé utilise un nombre à 3 chiffres et une décimale (xxx.x), où le premier chiffre (Xxx.x) indique l'élément d'alliage principal.

Comprendre les alliages d'aluminium et les revenus

Les revenus indiquent si un alliage d'aluminium a subi un traitement pour augmenter les propriétés mécaniques comme la résistance à la traction, la dureté ou la résistance à la chaleur. Les revenus sont indiqués dans la série d'aluminium déformé comme une lettre accolée après un numéro d'alliage, par exemple 3003-H.

Revenus durcis par déformation (-H)

L'ajout d'un « -H » après les alliages 1xxx, 3xxx, 5xxx, et parfois 4xxx indique que l'alliage a été durci par déformation car ils ne peuvent pas être traités thermiquement. Le chiffre immédiatement suivant le H indique son traitement :

• H1 – Durci par déformation
• H2 – Durci par déformation et partiellement recuit
• H3 – Durci par déformation et stabilisé
• H4 – Durci par déformation et laqué ou peint

Les alliages d'aluminium durcis par déformation sont suivis de deux chiffres, où le second chiffre indique une désignation d'échelle allant de 0 (entièrement recuit, le plus tendre) à 8 (le plus dur). Par exemple, l'Aluminium 5052-H32 a été durci par déformation plus stabilisé et est relativement tendre.

Revenus traités thermiquement et par chaleur (-T)

L'ajout d'un « -T » après les alliages 2xxx, 6xxx, 7xxx, et certains 4xxx indique que l'alliage a été traité thermiquement, refroidi rapidement ou trempé, ou durci par précipitation. Le chiffre suivant le T indique quel processus thermique il a subi.

• T1 – Refroidi depuis une température élevée et vieilli naturellement
• T2 – Refroidi depuis une température élevée, écroui à froid, et vieilli naturellement
• T3 – Traitement de solution thermique, écroui à froid, et vieilli naturellement
• T4 – Traitement de solution thermique et vieilli naturellement
• T5 – Refroidi depuis une température élevée et vieilli artificiellement
• T6 – Traitement de solution thermique et vieilli artificiellement
• T7 – Traitement de solution thermique et stabilisé
• T8 – Traitement de solution thermique, écroui à froid, et vieilli artificiellement
• T9 – Traitement de solution thermique, vieilli artificiellement, et écroui à froid
• T10 – Refroidi depuis une température élevée, écroui à froid, et vieilli artificiellement

Les alliages durcis par précipitation ou traités thermiquement contiennent parfois un chiffre supplémentaire, qui indique des propriétés de fin spécifiques telles que le soulagement de contrainte par étirement (-T51) ou compression (-T52).

Lire la série d'aluminium déformé avec Fast Radius

Bien qu'il soit important de se familiariser avec le système de numérotation des alliages d'aluminium, nous ne nous attendons pas à ce que vous connaissiez tous les alliages d'aluminium par cœur. Pour vous assurer de choisir le bon alliage d'aluminium pour l'application de votre projet, faites appel à l'aide d'un partenaire de fabrication expérimenté.

Fast Radius peut vous aider à comprendre la série d'aluminium déformé et à déterminer le meilleur alliage d'aluminium possible pour une pièce donnée. Notre équipe de fabricants experts possède une connaissance approfondie de l'industrie et de l'expérience, que nous dédierons à faire de votre prochain projet un succès. Contactez-nous dès aujourd'hui pour commencer votre voyage dans les alliages d'aluminium.

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