Les propriétés et la stabilité dimensionnelle des alliages d’aluminium peuvent être ajustées par recuit, trempe ou traitement thermique de mise en solution, vieillissement naturel et artificiel, survieillissement et traitement cyclique. Ce guide explique l’objectif, la plage de températures, le temps de maintien, la méthode de refroidissement et l’effet attendu de chaque procédé. Il résume également les désignations de trempe de base F, O, H, W et T définies pour les produits en aluminium corroyé, aidant ainsi les lecteurs à établir un lien entre l'historique des traitements et la résistance mécanique, la ductilité, la résistance à la corrosion, les contraintes internes et la stabilité dimensionnelle. L'article conserve les conditions de traitement, les unités, les nuances de matériaux et les relations techniques indiquées par la source, à des fins de référence pratique.
Le recuit permet d'éliminer les contraintes de coulée et les contraintes internes générées par l'usinage, de stabiliser la forme et les dimensions de la pièce, et de sphéroïdiser certains cristaux de silicium présents dans les alliages Al-Si afin d'améliorer la ductilité. Les pièces moulées en alliage d’aluminium sont chauffées à une température comprise entre 280 et 300 °C, maintenues à cette température pendant 2 à 3 heures, puis refroidies dans le four jusqu’à température ambiante. La solution solide se décompose lentement et les particules précipitées de la deuxième phase fusionnent, ce qui élimine les contraintes internes, stabilise les dimensions, améliore la ductilité et réduit la déformation et le gauchissement.
La trempe consiste à chauffer une pièce moulée en alliage d'aluminium à une température élevée, généralement proche du point de fusion eutectique et souvent supérieure à 500 °C, puis à la maintenir à cette température pendant plus de 2 heures afin que les phases solubles se dissolvent complètement. La pièce moulée est ensuite trempée rapidement dans de l'eau à une température comprise entre 60 et 100 °C. Ce refroidissement rapide permet de conserver la quantité maximale de constituants de renforcement en solution à température ambiante. Ce traitement est également appelé « traitement thermique de mise en solution » ou « traitement à froid ».
Le vieillissement, également appelé recuit à basse température, consiste à chauffer une pièce moulée en alliage d'aluminium trempée à une température spécifiée, à la maintenir à cette température, puis à la refroidir à l'air jusqu'à température ambiante. Ce procédé décompose la solution solide sursaturée et stabilise la matrice de l'alliage. À mesure que la température et le temps augmentent, les atomes se réorganisent d’abord au sein du réseau cristallin de la solution solide sursaturée pour former des zones G-P I riches en soluté. Les zones G-P I disparaissent, les atomes de la deuxième phase se séparent selon un schéma défini, et des zones G-P II se forment. Les étapes suivantes comprennent la formation d’une deuxième phase métastable, la coexistence de nombreuses zones G-P II avec une petite quantité de phase métastable, la transformation de la phase métastable en phase stable, et la coalescence des particules de la deuxième phase. Le vieillissement se divise en vieillissement naturel et vieillissement artificiel. Le vieillissement naturel se produit à température ambiante ; le vieillissement artificiel comprend le vieillissement artificiel partiel, le vieillissement artificiel complet et le survieillissement.
La pièce moulée est chauffée à une température comprise entre 150 et 170 °C, puis maintenue à cette température pendant 3 à 5 heures. Ce traitement permet d'obtenir une bonne résistance à la traction, une bonne ductilité et une bonne ténacité, mais une résistance à la corrosion relativement faible.
La pièce moulée est chauffée à une température comprise entre 175 et 185 °C, puis maintenue à cette température pendant 5 à 24 heures. Ce traitement permet d'obtenir une résistance à la traction suffisante et une dureté maximale, mais un allongement moindre.
La pièce moulée est chauffée à une température comprise entre 190 et 230 °C, puis maintenue à cette température pendant 4 à 9 heures. La résistance mécanique diminue tandis que la ductilité augmente, ce qui confère à la pièce une meilleure résistance aux contraintes et à la corrosion. Ce procédé est également appelé « recuit de stabilisation ».
La pièce moulée est refroidie à une température inférieure à zéro, par exemple −50, −70 ou −195 °C, puis maintenue à cette température avant d'être chauffée à une température inférieure à 350 °C. Les contractions et dilatations répétées du réseau cristallin de la solution solide provoquent de légers déplacements des grains dans chaque phase, ce qui stabilise les zones de ségrégation atomique et les particules intermétalliques. Cela améliore la stabilité dimensionnelle et volumétrique. Le traitement cyclique est utilisé pour les pièces de haute précision et à stabilité dimensionnelle élevée, notamment certains composants d’instruments de contrôle, mais n’est généralement pas appliqué aux pièces moulées courantes.
ISO 2107:2023, Aluminium et alliages d'aluminium – Produits laminés – Désignations des états de durcissement, définit les désignations de trempe de base à l'aide d'une lettre majuscule.
| Code | Nom | Description et utilisation |
|---|---|---|
| F | Tel que fabriqué | Produits pour lesquels aucun contrôle particulier n'est exercé sur l'écrouissage ou les conditions de traitement thermique lors du formage. En règle générale, aucune limite spécifique n'est fixée pour les propriétés mécaniques. |
| O | Recuit | Produits en aluminium forgé et en alliages d'aluminium ayant subi un recuit afin d'obtenir une résistance moindre et une ductilité supérieure. |
| H | Durci par déformation | Produits renforcés par écrouissage. Un traitement thermique supplémentaire peut être appliqué après l'écrouissage afin de réduire partiellement la résistance. |
| W | Traitement thermique en solution | Produits qui vieillissent naturellement à température ambiante après un traitement thermique en solution. Cet état de trempe instable n'est généralement utilisé que pendant le vieillissement naturel. |
| T | Traité thermiquement pour obtenir un état de dureté stable autre que F, O ou H | Produits ayant atteint un état de trempe stable par traitement thermique, avec ou sans durcissement par déformation supplémentaire. |
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