Trempe de l'aluminium
La trempe de l'aluminium est un traitement thermique au cours duquel la pièce est chauffée jusqu'à une température juste inférieure au début de fusion de l'alliage (selon la composition, env. 480–545°C), maintenue en température, puis refroidie brutalement, le plus souvent dans l'eau. Dans les alliages d'aluminium, cette étape s'appelle techniquement la mise en solution – la pièce n'acquiert sa pleine dureté et sa résistance qu'après le vieillissement qui suit.
L'objectif de la trempe est de conférer à la pièce moulée les propriétés adaptées à son application : dureté, résistance et stabilité dimensionnelle accrues. Contrairement à l'acier, le simple refroidissement rapide ne durcit pas l'aluminium – il ne fait que maintenir les éléments d'alliage en solution, à partir de laquelle se précipitent, pendant le vieillissement, de fines particules de durcissement.
Déroulement de la trempe de l'aluminium
- Chauffage et maintien en température. La pièce est maintenue à une température adaptée à l'alliage, généralement pendant plusieurs à une dizaine d'heures – jusqu'à ce que les éléments d'alliage (magnésium et silicium, ou cuivre) se dissolvent dans l'aluminium et que la structure devienne homogène.
- Refroidissement rapide. Dès la sortie du four, la pièce est immergée le plus rapidement possible dans le bain – généralement en quelques à une dizaine de secondes. Plus le transfert dure, plus les éléments d'alliage ont le temps de précipiter et plus l'effet obtenu sera faible.
- Vieillissement. Juste après le refroidissement, l'alliage est ductile mais encore peu dur. La résistance augmente pendant le vieillissement : naturel à température ambiante ou artificiel au four, généralement à 150–180°C.
Température de trempe de l'aluminium
La température doit être suffisamment élevée pour dissoudre les phases durcissantes, et suffisamment basse pour ne pas faire fondre les joints de grains. Elle dépend donc avant tout de la composition de l'alliage :
| Famille d'alliages | Exemple selon PN-EN 1706 | Trempe (mise en solution) | Vieillissement artificiel |
|---|---|---|---|
| aluminium–silicium–magnésium | EN AC-42000 (AlSi7Mg) | env. 530–545°C | env. 150–180°C |
| aluminium–silicium–cuivre | EN AC-46200 (AlSi8Cu3) | env. 480–500°C | env. 160–180°C |
Il s'agit de valeurs indicatives. La température exacte, la durée de mise en solution et le type de milieu de trempe sont déterminés pour chaque alliage, en fonction de l'épaisseur des parois et des propriétés requises de la pièce moulée.
Quelles pièces moulées en aluminium peuvent être trempées
- Alliages à durcissement par précipitation – principalement les alliages d'aluminium au silicium et au magnésium, ainsi que ceux au cuivre. Ces alliages réagissent bien à la trempe et au vieillissement (état T6).
- Alliages sans phases de durcissement – par exemple l'alliage au magnésium EN AC-51300 (AlMg5) ou l'aluminium pur – ils ne gagnent pas de dureté par ce procédé.
- Moulage sous pression elles ne sont généralement pas trempées : le gaz emprisonné à l'intérieur se dilate à haute température et forme des cloques. Elles sont utilisées à l'état brut de coulée ou après un simple vieillissement artificiel (T5).
Ce qu'apporte la trempe des pièces moulées
- une résistance à la traction et une limite d'élasticité plus élevées,
- une dureté et une résistance à l'usure accrues,
- une structure plus homogène et des propriétés prévisibles sur toute la série.
La norme PN-EN 1706 précise, pour chaque alliage, les propriétés minimales de la pièce brute de coulée (F) et après traitement thermique, par exemple T6 – ce sont elles qui servent de base à la réception. La trempe réduit généralement l'allongement, et un refroidissement brutal peut déformer les pièces minces et longues ; il faut donc les disposer correctement dans le four et parfois les redresser.
En bref : trempe de l'aluminium = mise en solution (maintien à env. 480–545°C puis refroidissement rapide) + vieillissement (naturel ou à env. 150–180°C). Le résultat est une pièce moulée plus dure et plus résistante, le plus souvent à l'état T6.
Trempe des pièces moulées dans notre fonderie
Nous réalisons le traitement thermique – recuit, trempe (mise en solution) et vieillissement – sur demande du client, en complément du moulage et de l' usinage mécanique des pièces moulées. Sur demande, nous réalisons également des essais de résistance mécanique. Nous choisissons un alliage susceptible d'être durci par traitement thermique – en pratique moulage en coquille il s'agit souvent de l'EN AC-42000.
Pour en savoir plus sur chaque étape : mise en solution de l'aluminium, vieillissement de l'aluminium, durcissement aluminium, traitement thermique des pièces moulées et alliages de fonderie d'aluminium.
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