Présentation
Auteur(s)
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Roger DEVELAY : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble - Ancien Directeur Adjoint du Centre de Recherches et Développement de Voreppe. Cégédur-Péchiney
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’aluminium et les alliages d’aluminium couvrent un domaine étendu de caractéristiques mécaniques puisqu’on trouve à chaque extrémité de ce domaine, d’une part, l’aluminium raffiné à l’état recuit avec une résistance à la rupture de l’ordre de 50 MPa et, d’autre part, les alliages à haute résistance du type Al-Zn-Mg-Cu (7049 A) fortement chargés en éléments d’addition et capables, à l’état trempé revenu, d’une résistance à la rupture de 65 à 750 MPa.
Une telle gamme de caractéristiques mécaniques est obtenue non seulement en agissant sur la composition des alliages, mais aussi et pour une partie très importante, en effectuant des traitements thermiques qui permettent d’ailleurs d’agir dans deux sens, à savoir :
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soit dans le sens d’une diminution de la résistance mécanique, diminution accompagnée généralement d’une augmentation de l’aptitude à la déformation plastique (ce sont les traitements d’adoucissement) ;
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soit au contraire dans le sens d’une augmentation de la résistance mécanique (ce sont les traitements de durcissement).
Toutefois, les traitements thermiques n’ont pas comme seul but d’agir sur le niveau de résistance mécanique, ils sont susceptibles d’influencer un grand nombre d’autres propriétés parfois très importantes pour les utilisateurs telles que l’aptitude à la transformation à chaud ou à froid, la résistance à la corrosion, à la fatigue, au fluage, l’aptitude à l’oxydation anodique, la conductivité électrique, la stabilité dimensionnelle, etc.
Aussi, semble-t-il que de plus en plus, dans la métallurgie des alliages d’aluminium, la tendance soit de mettre au point ou de définir des traitements thermiques vraiment spécifiques en vue d’améliorer une propriété donnée d’un alliage déterminé (de nombreux exemples seront cités à cet égard).
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- Version courante de juin 2011 par Michel STUCKY
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Exécution des traitements thermiques des alliages d’aluminium4. Traitement de durcissement structural
Dans ce paragraphe, on étudie surtout les traitements de mise en solution, trempe, maturation et revenu des alliages d’aluminium.
4.1 Phénomènes métallurgiques
4.1.1 Différents stades du traitement de durcissement structural
L’aluminium est capable de former des solutions solides avec la plupart des métaux qui lui sont associés comme constituants d’alliage. La possibilité de traiter thermiquement un alliage est due à l’augmentation, avec la température, de la solubilité à l’état solide des éléments d’addition. Autrement dit, pour qu’un alliage soit traitable thermiquement, il y a lieu que l’un au moins des constituants donne avec l’aluminium un diagramme d’équilibre binaire du type de celui de la figure qui représente le cas de la solubilité du cuivre dans l’aluminium.
Le traitement thermique dit de durcissement structural comporte trois grands stades :
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▪ mise en solution solide : chauffage à température élevée (400 à 600 oC suivant les alliages considérés). Dans le cas de l’alliage Al- 4 % Cu par exemple, il a pour but théorique la mise en solution dans l’aluminium à l’état solide des 4 % de cuivre. D’après le diagramme d’équilibre binaire (figure ), la température minimale de mise en solution est de 500 oC. Il faut en effet atteindre le point F sur la courbe AG traduisant la limite de solubilité, à l’état solide, du cuivre dans l’aluminium en fonction de la température ;
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▪ refroidissement : si maintenant l’alliage est refroidi assez lentement pour qu’à chaque température l’équilibre ait le temps de s’établir, il va y avoir séparation en deux phases dès que la température passera au-dessous de 500 oC : c’est la précipitation. Comme la solubilité du cuivre dans l’aluminium diminue avec la température, la quantité de précipités va augmenter lorsque la température va diminuer.
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Cependant, si au lieu de refroidir lentement la solution...
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