Exécution des traitements thermiques des alliages d’aluminium
Traitements thermiques des alliages d’aluminium

1 - Généralités

• 1.1 - Désignation conventionnelle de l’aluminium et de ses alliages
  Tableau 1
• 1.2 - Symbolisation des traitements thermiques de l’aluminium et de ses alliages
• 1.3 - Principaux types de traitements thermiques
  Tableau 2 Tableau 3

2 - Traitements thermiques d’homogénéisation

• 2.1 - Phénomènes métallurgiques
  Figure 1 - Influence d’un traitement d’homogénéisation sur la distribution du silicium dans l’aluminium 1200 Figure 2 - Influence d’un traitement d’homogénéisation sur la distribution du cuivre dans un alliage 2014
• 2.2 - Répercussion sur les propriétés de l’aluminium et ses alliages
  Figure 3 - Influence d’un traitement d’homogénéisation sur la distribution du manganèse dans un alliage 3003 Figure 4 - Influence de l’homogénéisation sur la hauteur moyenne des cornes à l’emboutissage de l’aluminium 1200 Figure 5 - Influence de la température d’homogénéisation sur la température de recristallisation d’un méplat obtenu par filage à 460 oC (rapport de filage : 40) Figure 6 - Influence de l’homogénéisation et de la température de filage sur les caractéristiques mécaniques de traction de l’alliage 2014 à l’état T4 et à l’état T6
• 2.3 - Pratique des traitements d’homogénéisation

3 - Traitements thermiques d’adoucissement par restauration ou recuit

• 3.1 - Phénomènes métallurgiques
  Figure 7 - Influence de l’écrouissage sur les caractéristiques mécaniques de traction de l’aluminium 1200 et des alliages 3003, 5050 et 5052 (d’après ) Figure 8 - Courbes isothermes d’adoucissement de l’alliage 5754
• 3.2 - Traitements de restauration
  Figure 9 - Influence des traitements de restauration de courte durée sur les propriétés mécaniques de traction de l’alliage 5754 Figure 10 - Influence des traitements de restauration de longue durée sur les propriétés mécaniques de traction de l’alliage 5754 (d’après ) Figure 11 - Allongements à la rupture et flèches d’emboutissage (valeurs moyennes) de l’aluminium 1050 A pour les états 1/ 8 dur, 1/4 dur et 1/2 dur obtenus par restauration ou par écrouissage (d’après )
• 3.3 - Traitements de recuit de recristallisation
  Figure 12 - Évolution des caractéristiques mécaniques de traction de l’aluminium 1050 A lors du recuit de recristallisation à 310 oC Figure 13 - Influence de la déformation à froid avant recuit sur la dureté de l’alliage 3003 après un recuit de 8 min à la température indiquée (d’après ) Figure 14 - Surface représentative de la grosseur du grain critique de l’aluminium 1090 en fonction de l’écrouissage et de la température (d’après ) Figure 15 - Influence de la vitesse de montée à la température de recuit sur la grosseur du grain de recristallisation d’une tôle d’aluminium 1100 Figure 16 - Diagramme de recristallisation de l’aluminium à 99,6 % (d’après ) Tableau 4
• 3.4 - Traitements de recuit de coalescence (ou recuit de précipitation)
• 3.5 - Influence des conditions de refroidissement après recuit
• 3.6 - Conditions pratiques de traitements d’adoucissement par recuit ou restauration

4 - Traitement de durcissement structural

• 4.1 - Phénomènes métallurgiques
  Figure 17 - Diagramme d’équilibre aluminium-cuivre
• 4.2 - Traitements de mise en solution
  Figure 18 - Influence de la durée de mise en solution à diverses températures de l’alliage 2014 sur ses caractéristiques à l’état trempé mûri (état initial de l’alliage recuit) (d’après ) Figure 19 - Influence de la température de chauffage avant trempe de l’alliage 2014 sur ses caractéristiques mécaniques à l’état trempé revenu Figure 20 - Structure micrographique d’alliages d’aluminium présentant le phénomène de brûlure Figure 21 - Évolution de la teneur en cuivre à la surface du placage d’un alliage 2017 A plaqué par de l’aluminium 1050 A, en fonction de l’épaisseur du placage et de la durée de la mise en solution
• 4.3 - Traitements de trempe
  Figure 22 - Diagrammes de trempe étagée de l’alliage 2014 : courbes de niveau des limites d’élasticité (MPa) (d’après ) Figure 23 - Influence de la vitesse de trempe sur la limite d’élasticité de différents alliages d’aluminium à l’état trempé revenu (T6) Figure 24 - Influence du diamètre d’une barre en alliage 7075 sur la vitesse moyenne de refroidissement à cœur entre 400 et 290 oC au cours d’une trempe à l’eau Figure 25 - Corrélation entre les vitesses moyennes de refroidissement (domaine 400 à 290 oC) de barres rondes ou carrées et de tôles épaisses (vitesses mesurées au cœur de la section) (d’après ) Figure 26 - Influence du milieu de trempe et de la vitesse de trempe sur les caractéristiques mécaniques de l’alliage 7075 à l’état trempé revenu 24 h à 120 oC Figure 27 - Influence du milieu de trempe et de l’épaisseur sur la vitesse moyenne de refroidissement à mi-épaisseur de tôles en alliages d’aluminium (d’après ) Figure 28 - Influence de la température de l’eau de trempe sur les propriétés mécaniques de l’alliage 7075 à l’état T73 Figure 29 - Influence de la vitesse moyenne de trempe sur les caractéristiques mécaniques et la résistance à la corrosion de l’alliage 2024 Figure 30 - Schéma des opérations de trempe séparée et de trempe sur presse : cas du filage Figure 31 - Conditions de trempe sur presse : cas du filage Figure 32 - Courbes T TP de différents alliages d’aluminium Tableau 5
• 4.4 - Maturation
  Figure 33 - Courbes de maturation des alliages 2014, 2024, 6061, 7050 et 7075 à différentes températures Figure 34 - Évolution, après mise en solution et trempe, des caractéristiques mécaniques de traction de l’alliage 2017 A en fonction de la maturation, pour diverses températures de maturation (d’après ) Figure 35 - Évolution, après mise en solution et trempe, des caractéristiques mécaniques de traction de l’alliage 6082 en fonction de la durée de la maturation et de la température de maturation (d’après )
• 4.5 - Traitements de revenu ou de maturation artificielle
  Figure 36 - Évolution, après mise en solution et trempe, des caractéristiques mécaniques de traction de l’alliage 7020 en fonction de la durée de la maturation à température ambiante Figure 37 - Courbes de revenu des alliages 2014 et 6061 Figure 38 - Courbes de revenu de l’alliage 2024 Figure 39 - Influence du temps d’attente à la température ambiante entre trempe et revenu sur les caractéristiques mécaniques de l’alliage 7020 Figure 40 - Influence du temps d’attente après trempe sur les caractéristiques mécaniques de traction de l’alliage 6060 (Mg 0,5 % - Si 0,28 % - Mg 2 Si 0,78 %) aux états mûri et trempé revenu Figure 41 - Influence du temps d’attente après trempe sur les caractéristiques mécaniques de traction des alliages 6060 et 6082 aux états trempé mûri et trempé revenu Figure 42 - Influence de l’attente entre trempe et revenu sur la durée optimale de revenu et les caractéristiques mécaniques correspondantes de l’alliage 6181 (d’après ) Figure 43 - Influence de la durée de montée à la température de revenu sur les caractéristiques mécaniques de l’alliage 7020 Figure 44 - Évolution des caractéristiques mécaniques de traction de l’alliage 2024 en fonction des conditions de revenu (température et durée) et de l’écrouissage entre trempe et revenu (d’après ) Figure 45 - Influence de l’écrouissage après trempe et du traitement thermique final sur la ténacité des tôles minces en alliage 2024 Figure 46 - Influence d’un écrouissage entre trempe et revenu à 165 oC sur la cinétique de durcissement de l’alliage 7075 Figure 47 - Influence d’un écrouissage par traction entre trempe et revenu sur la relation résistance-ténacité de l’alliage 7050 (tôle épaisse) Figure 48 - Influence de la durée d’un second revenu à 190 oC sur les caractéristiques mécaniques de traction, la structure et la susceptibilité à la corrosion de l’alliage 7075 préalablement mis en solution à 470 oC trempé à l’eau froide et revenu 8 h à 135 oC (II : se reporter au paragraphe ) Figure 49 - Influence des traitements type T7X sur les propriétés mécaniques de l’alliage 7075 Tableau 6 Tableau 7
• 4.6 - Traitements spéciaux
  Figure 50 - Courbes d’iso-limite d’élasticité de l’alliage 7075 Figure 51 - Influence de la durée et de la température du second palier de revenu sur la limite d’élasticité et la conductivité électrique de l’alliage 7050 sous forme de tôle d’épaisseur 100 mm
• 4.7 - Variations dimensionnelles durant le traitement thermique
  Figure 52 - Variations dimensionnelles lors de la maturation ou du revenu après trempe de tôles en divers alliages d’aluminium

5 - Exécution des traitements thermiques des alliages d’aluminium

• 5.1 - Matériels et équipement
• 5.2 - Aspect des produits. Atmosphère des fours
• 5.3 - Recommandations pratiques pour l’exécution des traitements thermiques des alliages d’aluminium
  Figure 53 - Courbes de restauration des alliages 1100 et 5052 à l’état H18 Tableau 8 Tableau 9 Tableau 10 Tableau 11 Tableau 12 Tableau 13 Tableau 14 Tableau 15 Tableau 16 Tableau 17