Durcissement de l'aluminium
Le durcissement de l'aluminium consiste à augmenter la dureté et la résistance de l'alliage. Pour les pièces moulées, il s'effectue le plus souvent par durcissement structural, c'est-à-dire un traitement thermique combinant mise en solution et vieillissement. Les autres méthodes – durcissement en solution solide, affinage du grain ou écrouissage – ont une importance moindre en fonderie ou interviennent déjà lors de la fusion et de la solidification.
Méthodes de durcissement de l'aluminium
| Méthode | Principe | Application aux pièces moulées |
|---|---|---|
| Durcissement par précipitation (dispersion) | mise en solution et vieillissement – de fines particules de phases durcissantes précipitent à partir de la solution | méthode principale pour les alliages Al-Si-Mg et Al-Si-Cu (états T4, T5, T6, T7) |
| Durcissement en solution solide | les atomes d'éléments d'addition, par exemple le magnésium, dissous dans l'aluminium gênent la déformation | notamment les alliages d'aluminium au magnésium, utilisés à l'état brut de coulée |
| Affinage du grain et modification | des additifs dans le métal liquide et une solidification plus rapide donnent une structure plus fine | lors de la fusion et de la coulée, par exemple en coquille |
| Écrouissage | déformation plastique à froid – laminage, tréfilage | concerne les tôles, barres et profilés, et non les pièces moulées |
Le durcissement par précipitation est aussi appelé durcissement dispersé, car il est assuré par de fines particules réparties dans le métal. Au sens strict, le durcissement dispersé désigne toutefois des particules étrangères, insolubles dans la matrice (par exemple des oxydes dans les composites à matrice aluminium), et non des phases précipitées de la solution pendant le vieillissement.
Déroulement du durcissement par précipitation de l'aluminium
- Mise en solution – chauffage de la pièce à environ 480–545 °C (selon l'alliage), puis refroidissement rapide, généralement dans l'eau. Les éléments d'alliage restent en solution. Détails : mise en solution de l'aluminium.
- Vieillissement – naturel à température ambiante ou artificiel en four, généralement à environ 150–180 °C. De fines particules précipitent alors de la solution et augmentent la dureté et la résistance. Détails : vieillissement de l'aluminium.
Condition nécessaire : la solubilité des éléments d'alliage dans l'aluminium doit diminuer avec la température. Les alliages au magnésium et au silicium, ou au cuivre, la remplissent ; ni l'aluminium pur ni l'alliage EN AC-51300 (AlMg5) ne la remplissent. L'ensemble du cycle est aussi couramment appelé trempe de l'aluminium.
Ce que donne le durcissement des pièces moulées en aluminium
- une résistance à la traction et une limite d'élasticité plus élevées,
- une dureté et une résistance à l'usure supérieures, ainsi qu'une meilleure usinabilité – un matériau plus dur encrasse moins l'outil,
- des propriétés reproductibles pour toute la série, contrôlées à réception selon les exigences de la norme PN-EN 1706.
Le revers est généralement un allongement moindre et, en cas de refroidissement brutal, un risque de déformation des pièces minces et longues. La résistance à la corrosion est peu influencée par le traitement thermique ; ce sont ici la composition de l'alliage et le revêtement qui comptent davantage, par ex. le thermolaquage.
Durcissement de la surface de l'aluminium
Lorsque seule la surface doit être durcie, on applique un traitement de surface, par ex. l'anodisation dure, qui forme une couche dure d'oxyde d'aluminium. Sur les pièces moulées à forte teneur en silicium ou en cuivre, la couche anodique est toutefois souvent plus fine et moins homogène ; il convient donc de choisir l'alliage en fonction de la finition prévue.
En bref : Les pièces moulées en aluminium se durcissent principalement par précipitation : par mise en solution (env. 480–545 °C avec refroidissement rapide) puis vieillissement (naturel ou à env. 150–180 °C). Cela exige un alliage durcissable par précipitation, par ex. EN AC-42000 (AlSi7Mg).
Durcissement des pièces moulées dans notre fonderie
Nous durcissons les pièces moulées en aluminium à la demande du client : nous réalisons la mise en solution et le vieillissement, ainsi que le recuit. Le traitement thermique est associé au moulage en en coquille ou en moules en sable et avec usinage mécanique. Sur demande, nous réalisons également des essais de résistance mécanique.
En savoir plus : traitement thermique des pièces moulées i alliages de fonderie d'aluminium.
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Gamme de services : offre de production de la fonderie.