Alliages d’aluminium

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Al

Aluminium

Produit minéral

Données

Normes

Norme européenne : EN 573-3. Adoptée en France.

Anciennes normes françaises : il y avait deux désignations de composition chimique en fonction du mode de transformation de l’aluminium :

• Norme NF A 02-004 pour les alliages utilisés en fonderie de moulage, encore couramment utilisée.
• Norme NF A 02-104 pour les alliages corroyés (transformés par laminage, filage) : proche de la norme européenne EN 573-3.

Au niveau international il existe deux normes :

• Celle de l’Aluminum Association : identique à la norme européenne EN 573-3.
• ISO/R 209 : qui donne la composition en symbole chimique, par exemple : Al 99,8 (pour 1080), AlMn1Cu (pour 3003).

Ancienne norme française NF A 02-004

Elle est encore utilisée pour désigner les alliages de fonderie. Les éléments sont symbolisés par les lettres suivantes.

Al

Cu

Fe

Mg

Mn

Ni

Si

Zn

A

U

F

G

M

N

S

Z

L’aluminium non allié est représenté par A suivi d’un chiffre donnant la pureté : par exemple : A 5 : Al à 99,5 % – A 9 : Al à 99,99 %.

Exemples de désignation d’un alliage :

• A-S4G : 4 % de Si + Mg.
• A-S9U3 : 9 % de Si + 3 % de Cu, un des alliages les plus utilisés en fonderie.

La désignation est suivie de la lettre Y (produits coulés) et de deux nombres : le 1^er indique le mode de moulage, le 2^ème le traitement thermique.

Norme européenne EN 573-3

Les alliages sont classés en 8 séries pour les produits corroyés :

1000 : Al non allié		5000 : alliages avec Mg
2000 : alliages avec Cu		6000 : alliages avec Mg et Si
3000 : alliages avec Mn		7000 : alliages avec Zn
4000 : alliages avec Si		8000 : alliages avec d’autres éléments principaux

et en 4 séries pour les produits de fonderie :

21000 : alliages avec Cu		51000 : alliages avec Mg
40000 : alliages avec Si		71000 : alliages avec Zn et Mg

Produits corroyés :

La désignation commence par EN (norme européenne), la lettre A pour aluminium suivi par W (wrought) pour forgé puis par le numéro de série. Par exemple EN AW-1050.

Al non allié (série 1000) : les deux derniers chiffres donnent le % en Al au-delà de 99,00 %. Le 2^ème chiffre est 0 si les impuretés de Al ne font pas l’objet d’un contrôle individuel.

Alliages, les deux derniers chiffres n’ont pas de signification particulière et servent seulement à identifier l’alliage. Le 2^ème chiffre est réservé aux modifications de la composition de l’alliage. 0 correspond à l’alliage originel. Les chiffres de 1 à 9 correspondent aux modifications successives.

Les 4 chiffres sont suivis d’une lettre (F, O, H ou T) caractérisant l’état métallurgique et de chiffres précisant cet état. F : brut de fabrication, O : recuit, H : durci par écrouissage, T : durcissement structural.

Série 1000 : Al non allié.

• 1050 : Al > 99,5 % : qualité de Al la plus courante.
• 1199 : Al > 99,99 %.
• 1370 : utilisé pour les câbles électriques aériens.

Série 2000 : ajout de Cu (4 à 5 %), Mn (0,3 à 1 %), Mg (0,4 à 1,8 %).

• Très bonne résistance mécanique.
• Soudabilité et résistance à la corrosion marine généralement médiocres.
• Utilisés pour les structures portantes et travaillantes : aéronautique, mécanique.

Exemples :

• 2017 : « duralumin » (4 % de Cu, Si et Mg avec Mg>Si), 2014 (4 % de Cu, Si et Mg avec Si>Mg), 2024 (4 % de Cu, 1 % de Mg), 2124 (très utilisé dans l’aéronautique), 2618 A (utilisé pour Concorde).
• 2219 : alliage soudable très largement utilisé en application spatiale.

Série 3000 : ajout de Mn (1 à 1,5 %), Mg (0,05 à 1,3 %).

• Très bonne aptitude à la mise en forme et résistance à la corrosion.
• Mauvaise coulabilité.
• Utilisés pour les couvertures de bâtiments, corps des boîtes-boisson, ustensiles de cuisine, tuyaux d’irrigation, échangeurs thermiques pour automobiles.

Exemples :

• 3004 (1 % de Mn, Mg), 3005 (1 % de Mn, 0,5 % de Mg), 3003 (1 % de Mn, Cu).

Série 4000 : ajout de Si (2 à 13 %), Mg ou Cu.

• Très bonne coulabilité et résistance à la corrosion.

Exemples :

• 4003, 4004, 4005, 4006, 4007 (alliage pour émaillage).

Remarque : les alliages avec ajout de Si, A-S7G, A-S7U3 (alliages « Calypso »), sont très utilisés comme alliages de moulage du fait d’une excellente coulabilité : application pour des pièces aéronautiques, carters automobiles.

Série 5000 : ajout de Mg (0,5 à 5 %).

• Très bonne soudabilité et résistance à la corrosion (marine).
• Utilisés pour la confection de coques de navires, de réservoirs pour usages cryogénique, de panneaux de voitures de métro, d’autobus, de TGV, de couvercles de boîtes-boisson, anodisé en décoration.

Exemples :

• 5005 (1 % de Mg), 5050 (1,5 % de Mg), 5083 (4,6 % de Mg, 0,7 % de Mn), 5086 (4 % de Mg), 5754 (3 % de Mg, Mn).

Série 6000 : ajout de Mg (0,3 à 1,2 %), Si (0,3 à 1,3 %).

• Très bonne coulabilité, résistance à la corrosion et bonne résistance mécanique et soudabilité.
• Utilisation en structures pour bâtiment, menuiserie, pylônes, ossature de voitures de métro, de TGV.

Exemples :

• 6060 (0,5 % de Mg, Si), 6106, 6005 (Si, Mg), 6082 (1 % de Si, Mg, Mn), 6009, 6010, 6111.
• 6101 (Mg, Si, « Almélec ») pour conducteurs électriques d’installations domestiques, après revêtement de 2 micromètres de nickel par électrolyse.

Série 7000 : ajout de Zn (4 à 8,4 %), Mg (1 à 3 %).

• Bonne résistance mécanique et soudabilité.

Exemples :

• 7020 (4,5 % Zn, Mg) : utilisé comme réservoir de gaz liquéfiés pour fusées.

Avec ajout de Cu : très bonne résistance mécanique mais mauvaise soudabilité et résistance à la corrosion. Très utilisé pour les structures portantes et travaillantes : c’est l’alliage le plus utilisé en aéronautique.

Exemples :

• 7075 (5 % de Zn, Mg) « Zicral »), 7010, 7049 (8 % de Zn, Mg, Cu), 7050, 7475, 7175.

Série 8000 :

• Ajout de Fe (0,6 à 1 %), Si (0,5 à 0,9 %) : 8011 : pour les feuilles souples d’emballage.
• Ajout de Sn (6 à 20 %) : alliages pour frottement.
• Ajout de Fe (0,6 à 0,9 %), Mg (0,1 à 0,2 %) : 8076 : pour conducteurs électriques.

Nouveaux alliages :

• Al-Li (2 à 3 %) : pour aéronautique, gain de 7,5 à 10 % sur la masse volumique.
• Alliages superplastiques : Al – Cu (6 %) – Zr (0,4 %).
• Alliages à haute résistance mécanique obtenus par métallurgie des poudres : Al-Zn-Mg-Cu-Co, 7090, 7091.

Produits de fonderie :

La désignation commence par EN (norme européenne), la lettre A pour aluminium suivi par B pour lingot, C pour moulé ou M pour alliage mère puis par le numéro de série. Par exemple EN AC-21000.

Série 21000 : ajout de Cu. Exemple EN AC-21000 : 4 % de Cu, Mg, Ti.

Série 40000 : ajout de Si. Exemple EN AC-42100 : 7 % de Si, 0,3 % de Mg.

Série 51000 : ajout de Mg. Exemple EN AC-51200 : 9 % de Mg.

Série 71000 : ajout de Zn et Mg. Exemple : 71000 : 7 % de Zn, Mg.

Composites à matrice d’aluminium :

Fibres à haute résistance et haut module noyées dans Al, en :

• Bore revêtu d’une barrière de diffusion en carbure de bore ou carbure de silicium : utilisation pour des structures aérospatiales et spatiales.
• Alumine.
• Particules ou trichites de carbure de silicium ou de carbure de bore dispersées dans un alliage d’aluminium.