Nick Connor

Les aciers résistants aux chocs sont une classe spécialisée d’ aciers à outils avec une ténacité aux chocs très élevée et une résistance à l’abrasion relativement faible et peuvent atteindre une dureté relativement élevée (HRC 58/60). Les aciers résistants aux chocs sont désignés comme aciers du groupe S selon le système de classification AISI. La haute résistance aux chocs et la bonne trempabilité sont assurées par l’alliage chrome-tungstène, silicium-molybdène, silicium-manganèse. Les principaux éléments d’alliage des aciers résistants aux chocs, également appelés aciers du groupe S, sont le manganèse, le silicium, le chrome, le tungstène et le molybdène, dans diverses combinaisons. Une faible teneur en carbone est requise pour la ténacité nécessaire (environ 0,5 % de carbone). Les aciers de type S1, S5 et S6 sont trempés à l’huile et les aciers de type S2 sont trempés à l’eau.

Les aciers du groupe S sont principalement utilisés pour les burins, les ensembles de rivets, les poinçons, les ressorts, les matrices de forgeage et les poinçons, et d’autres applications nécessitant une ténacité et une résistance élevées aux chocs.

Résistance de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

Résistance à la traction ultime de l’acier résistant aux chocs – AISI S5 dépend du processus de traitement thermique, mais elle est d’environ 1800 MPa.

La résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Limite d’élasticité

Limite d’élasticité de l’acier résistant aux chocs – AISI S5 dépend du processus de traitement thermique, mais elle est d’environ 1500 MPa.

La limite d’ élasticité est le point sur une courbe contrainte-déformation qui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique. Limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. Avant la limite d’élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme d’origine lorsque la contrainte appliquée est supprimée. Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible. Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d’élasticité. Les limites d’élasticité varient de 35 MPa pour un aluminium à faible résistance à plus de 1400 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young de l’acier rapide – AISI M2 est de 200 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

La dureté Rockwell de l’acier résistant aux chocs – AISI S5 dépend du processus de traitement thermique, mais elle est d’environ 60 HRC.

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale (cône diamant 120°) et une charge majeure de 150kg.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Acier résistant aux chocs

Les aciers résistants aux chocs sont une classe spécialisée d’ aciers à outils avec une ténacité aux chocs très élevée et une résistance à l’abrasion relativement faible et peuvent atteindre une dureté relativement élevée (HRC 58/60). Les aciers résistants aux chocs sont désignés comme aciers du groupe S selon le système de classification AISI. La haute résistance aux chocs et la bonne trempabilité sont assurées par l’alliage chrome-tungstène, silicium-molybdène, silicium-manganèse. Les principaux éléments d’alliage des aciers résistants aux chocs, également appelés aciers du groupe S, sont le manganèse, le silicium, le chrome, le tungstène et le molybdène, dans diverses combinaisons. Une faible teneur en carbone est requise pour la ténacité nécessaire (environ 0,5 % de carbone). Les aciers de type S1, S5 et S6 sont trempés à l’huile et les aciers de type S2 sont trempés à l’eau.

Les aciers du groupe S sont principalement utilisés pour les burins, les ensembles de rivets, les poinçons, les ressorts, les matrices de forgeage et les poinçons, et d’autres applications nécessitant une ténacité et une résistance élevées aux chocs.

Propriétés de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

Les propriétés des matériaux sont des propriétés intensives, c’est-à-dire qu’elles sont indépendantes de la quantité de masse et peuvent varier d’un endroit à l’autre du système à tout moment. La base de la science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés (mécaniques, électriques, etc.). Une fois qu’un spécialiste des matériaux connaît cette corrélation structure-propriété, il peut ensuite étudier les performances relatives d’un matériau dans une application donnée. Les principaux déterminants de la structure d’un matériau et donc de ses propriétés sont ses éléments chimiques constitutifs et la manière dont il a été transformé en sa forme finale.

Propriétés mécaniques de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

Les matériaux sont fréquemment choisis pour diverses applications car ils présentent des combinaisons souhaitables de caractéristiques mécaniques. Pour les applications structurelles, les propriétés des matériaux sont cruciales et les ingénieurs doivent en tenir compte.

Résistance de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

Résistance à la traction ultime de l’acier résistant aux chocs – AISI S5 dépend du processus de traitement thermique, mais elle est d’environ 1800 MPa.

La résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Limite d’élasticité

Limite d’élasticité de l’acier résistant aux chocs – AISI S5 dépend du processus de traitement thermique, mais elle est d’environ 1500 MPa.

La limite d’ élasticité est le point sur une courbe contrainte-déformation qui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique. Limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. Avant la limite d’élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme d’origine lorsque la contrainte appliquée est supprimée. Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible. Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d’élasticité. Les limites d’élasticité varient de 35 MPa pour un aluminium à faible résistance à plus de 1400 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young de l’acier rapide – AISI M2 est de 200 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

La dureté Rockwell de l’acier résistant aux chocs – AISI S5 dépend du processus de traitement thermique, mais elle est d’environ 60 HRC.

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale (cône diamant 120°) et une charge majeure de 150kg.

Propriétés thermiques de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur thermodynamics/thermodynamic-properties/what-is-temperature-physics/ »>température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de thermodynamics/what-is-energy-physics/ »>l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifique, la dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

Le point de fusion de l’acier antichoc – acier AISI S5 est d’environ 1430°C.

En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique de l’acier résistant aux chocs – AISI S5

La conductivité thermique de l’acier résistant aux chocs – AISI S5 est de 39 W/(mK).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Acier

Un alliage est un mélange de deux matériaux ou plus, dont au moins un est un métal. Les alliages peuvent avoir une microstructure constituée de solutions solides, où des atomes secondaires sont introduits sous forme de substitutions ou d’interstitiels dans un réseau cristallin. Un alliage peut également être un mélange de phases métalliques (deux solutions ou plus, formant une microstructure de cristaux différents au sein du métal). Des exemples d’ alliages de substitution comprennent le bronze et le laiton, dans lesquels certains des atomes de cuivre sont respectivement remplacés par des atomes d’étain ou de zinc.

Un alliage interstitiel est un composé qui se forme lorsqu’un atome avec un rayon suffisamment petit se trouve dans un « trou » interstitiel dans un réseau métallique. Des exemples de petits atomes sont l’hydrogène, le bore, le carbone et l’azote.

Les solutions solides ont d’importantes applications commerciales et industrielles, car ces mélanges ont souvent des propriétés supérieures aux matériaux purs. De nombreux alliages métalliques sont des solutions solides. Même de petites quantités de soluté peuvent affecter les propriétés électriques et physiques du solvant. Les alliages sont généralement plus résistants que les métaux purs, bien qu’ils offrent généralement une conductivité électrique et thermique réduite. La résistance est le critère le plus important par lequel de nombreux matériaux de structure sont jugés. Par conséquent, les alliages sont utilisés pour la construction mécanique.

Alliages non ferreux ceux qui ne contiennent pas de fer (ferrite) en quantités appréciables, ils sont donc à base de métaux non ferreux (c’est-à-dire aluminium, or, nickel, argent, étain, plomb, zinc, etc.) Autres propriétés communes des alliages non ferreux les métaux ferreux sont non magnétiques, malléables et légers. Les systèmes d’alliages sont classés soit en fonction du métal de base, soit en fonction de certaines caractéristiques spécifiques partagées par un groupe d’alliages.

Les alliages non ferreux peuvent également être traités thermiquement pour modifier les propriétés de résistance, de ductilité, de ténacité, de dureté ou de résistance à la corrosion. Il existe un certain nombre de phénomènes qui se produisent dans les métaux et alliages à des températures élevées. Par exemple, la recristallisation et la précipitation. Ceux-ci sont efficaces pour modifier la mécanique caractéristiques lorsque des traitements thermiques ou des procédés thermiques appropriés sont utilisés. En fait, l’utilisation de traitements thermiques sur les alliages commerciaux est une pratique extrêmement courante. Les processus de traitement thermique courants comprennent le recuit, le durcissement par précipitation et même la trempe et le revenu. Par exemple, la trempe est un processus de refroidissement rapide d’un métal. Ceci est le plus souvent fait pour produire une transformation martensitique. Dans les alliages ferreux, cela produira souvent un métal plus dur, tandis que les alliages non ferreux deviendront généralement plus mous que la normale.

Types d’alliages non ferreux

Comme cela a été écrit, les systèmes d’alliages sont classés soit en fonction du métal de base, soit en fonction de certaines caractéristiques spécifiques partagées par un groupe d’alliages.

• Alliages d’aluminium
• Alliages de cuivre
• Alliages de magnésium
• Alliages de titane
• Alliages de nickel
• Alliages de plomb
• Alliages d’étain
• Alliages de zinc
• Alliages de zirconium

Une autre méthode consiste à regrouper les alliages par propriétés d’application clés, telles que la densité, la résistance à la corrosion, le point de fusion, etc.

• Métaux légers (aluminium, magnésium et titane)
• Alliages résistants à la corrosion (cobalt, cuivre, nickel, titane, aluminium)
• Superalliages (nickel, cobalt, fer-nickel)
• Métaux réfractaires (molybdène, niobium, tantale et tungstène)
• Métaux à bas point de fusion (étain, bismuth, indium, plomb, zinc)
• Métaux réactifs (titane et zirconium)
• Métaux précieux (or, argent, platine, palladium, iridium, rhodium, ruthénium et osmium)

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Alliages

Les aciers résistants aux chocs sont une classe spécialisée d’ aciers à outils avec une ténacité aux chocs très élevée et une résistance à l’abrasion relativement faible et peuvent atteindre une dureté relativement élevée (HRC 58/60). Les aciers résistants aux chocs sont désignés comme aciers du groupe S selon le système de classification AISI. La haute résistance aux chocs et la bonne trempabilité sont assurées par l’alliage chrome-tungstène, silicium-molybdène, silicium-manganèse. Les principaux éléments d’alliage des aciers résistants aux chocs, également appelés aciers du groupe S, sont le manganèse, le silicium, le chrome, le tungstène et le molybdène, dans diverses combinaisons. Une faible teneur en carbone est requise pour la ténacité nécessaire (environ 0,5 % de carbone). Les aciers de type S1, S5 et S6 sont trempés à l’huile et les aciers de type S2 sont trempés à l’eau.

Les aciers du groupe S sont principalement utilisés pour les burins, les ensembles de rivets, les poinçons, les ressorts, les matrices de forgeage et les poinçons, et d’autres applications nécessitant une ténacité et une résistance élevées aux chocs.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

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Acier résistant aux chocs

Les alliages d’aluminium sont à base d’aluminium, dont les principaux éléments d’alliage sont Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Les compositions d’alliages d’aluminium sont enregistrées auprès de l’Aluminum Association. Les alliages d’aluminium sont répartis en 9 familles (Al1xxx à Al9xxx). Les différentes familles d’alliages et les principaux éléments d’alliage sont:

• 1xxx: aucun élément d’alliage
• 2xxx: Cuivre
• 3xxx: Manganèse
• 4xxx: Silicium
• 5xxx: Magnésium
• 6xxx: magnésium et silicium
• 7xxx: zinc, magnésium et cuivre
• 8xxx: autres éléments qui ne sont pas couverts par d’autres séries

Il existe également deux classifications principales, à savoir les alliages de fonderie et les alliages corroyés, qui sont tous deux subdivisés en catégories pouvant être traitées thermiquement et non traitées thermiquement. Les alliages d’aluminium contenant des éléments d’alliage à solubilité solide limitée à température ambiante et avec une forte dépendance à la température de la solubilité solide (par exemple Cu) peuvent être renforcés par un traitement thermique approprié (durcissement par précipitation). La résistance des alliages d’Al commerciaux traités thermiquement dépasse 550 MPa.

Exemple – Alliages d’aluminium – Série 2000 – Duralumin

Les alliages d’aluminium de la série 2000 sont alliés au cuivre, ils peuvent être durcis par précipitation à des résistances comparables à celles de l’acier. Anciennement appelés duralumin, ils étaient autrefois les alliages aérospatiaux les plus courants, mais ils étaient sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte et sont de plus en plus remplacés par la série 7000 dans de nouvelles conceptions. Outre l’aluminium, les principaux matériaux du duralumin sont le cuivre, le manganèse et le magnésium.

Le duralumin (également appelé duraluminum, duraluminium, duralum, dural(l)ium ou dural) est un alliage d’aluminium solide et léger découvert en 1910 par Alfred Wilm, un métallurgiste allemand. Il a découvert qu’après trempe, un alliage d’aluminium contenant 4% de cuivre durcissait lentement lorsqu’il était laissé à température ambiante pendant plusieurs jours. Ce processus est maintenant connu sous le nom de vieillissement naturel. Il a également conçu un alliage (Duralumin) adapté au renforcement par ce procédé dans ce qui est maintenant connu sous le nom de durcissement par précipitation. Bien qu’une explication du phénomène n’ait été fournie qu’en 1919, le duralumin a été l’un des premiers alliages à «durcissement par vieillissement» utilisés.

En termes de durcissement par vieillissement, les alliages aluminium-cuivre recuits en solution peuvent être vieillis naturellement à température ambiante pendant quatre jours ou plus pour obtenir des propriétés maximales telles que la dureté et la résistance. Ce processus est connu sous le nom de vieillissement naturel. À température ambiante, la solubilité du cuivre dans l’aluminium chute à une petite fraction de 1 %. À ce stade, le soluté de cuivre est bloqué à l’intérieur du réseau d’aluminium (matrice), mais doit « précipiter » hors du réseau d’aluminium sursaturé. Le processus de vieillissement peut également être accéléré à quelques heures après le traitement en solution et la trempe en chauffant l’alliage sursaturé à une température spécifique et en le maintenant à cette température pendant un temps spécifié. Ce processus est appelé vieillissement artificiel.

Le duralumin est relativement mou, ductile et facile à travailler à température normale. L’alliage peut être laminé, forgé et extrudé sous diverses formes et produits. Le poids léger et la haute résistance du duralumin par rapport à l’acier ont permis son application dans la construction aéronautique. Bien que l’ajout de cuivre améliore la résistance, il rend également ces alliages sensibles à la corrosion. La conductivité électrique et thermique du duralumin est inférieure à celle de l’aluminium pur et supérieure à celle de l’acier.

Exemple – Alliages d’aluminium – Alliage 6061

En général, les alliages d’aluminium de la série 6000 sont alliés au magnésium et au silicium. L’alliage 6061 est l’un des alliages les plus utilisés de la série 6000. Il a de bonnes propriétés mécaniques, il est facile à usiner, il est soudable et peut être durci par précipitation, mais pas aux résistances élevées que 2000 et 7000 peuvent atteindre. Il a une très bonne résistance à la corrosion et une très bonne soudabilité bien qu’une résistance réduite dans la zone de soudure. Les propriétés mécaniques du 6061 dépendent fortement de la trempe ou du traitement thermique du matériau. Par rapport à l’alliage 2024, le 6061 est plus facile à travailler et reste résistant à la corrosion même lorsque la surface est abrasée.

Cet alliage structurel standard, l’un des plus polyvalents des alliages pouvant être traités thermiquement, est populaire pour les exigences de résistance moyenne à élevée et possède de bonnes caractéristiques de ténacité. Les applications vont des composants d’avions (structures d’avions, telles que les ailes et les fuselages) aux pièces automobiles telles que le châssis de l’Audi A8. Le 6061-T6 est largement utilisé pour les cadres et composants de vélo.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
alliages d’aluminium

L’aluminium de haute pureté est un matériau souple avec une résistance ultime d’environ 10 MPa, ce qui limite son utilisation dans les applications industrielles. L’aluminium de pureté commerciale (99-99,6%) devient plus dur et plus résistant en raison de la présence d’impuretés, en particulier de Si et de Fe. Mais lorsqu’ils sont alliés, les alliages d’aluminium peuvent être traités thermiquement, ce qui modifie considérablement leurs propriétés mécaniques.

Les alliages d’aluminium sont à base d’aluminium, dont les principaux éléments d’alliage sont Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Les compositions d’alliages d’aluminium sont enregistrées auprès de l’Aluminum Association. Les alliages d’aluminium sont répartis en 9 familles (Al1xxx à Al9xxx). Les différentes familles d’alliages et les principaux éléments d’alliage sont:

• 1xxx: aucun élément d’alliage
• 2xxx: Cuivre
• 3xxx: Manganèse
• 4xxx: Silicium
• 5xxx: Magnésium
• 6xxx: magnésium et silicium
• 7xxx: zinc, magnésium et cuivre
• 8xxx: autres éléments qui ne sont pas couverts par d’autres séries

Il existe également deux classifications principales, à savoir les alliages de fonderie et les alliages corroyés, qui sont tous deux subdivisés en catégories pouvant être traitées thermiquement et non traitées thermiquement. Les alliages d’aluminium contenant des éléments d’alliage à solubilité solide limitée à température ambiante et avec une forte dépendance à la température de la solubilité solide (par exemple Cu) peuvent être renforcés par un traitement thermique approprié (durcissement par précipitation). La résistance des alliages d’Al commerciaux traités thermiquement dépasse 550 MPa.

Composition – Alliages d’aluminium – Série 2000 – Duralumin

Les alliages d’aluminium de la série 2000 sont alliés au cuivre, ils peuvent être durcis par précipitation à des résistances comparables à celles de l’acier. Anciennement appelés duralumin, ils étaient autrefois les alliages aérospatiaux les plus courants, mais ils étaient sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte et sont de plus en plus remplacés par la série 7000 dans de nouvelles conceptions. Outre l’aluminium, les principaux matériaux du duralumin sont le cuivre, le manganèse et le magnésium.

En termes de durcissement par vieillissement, les alliages aluminium-cuivre recuits en solution peuvent être vieillis naturellement à température ambiante pendant quatre jours ou plus pour obtenir des propriétés maximales telles que la dureté et la résistance. Ce processus est connu sous le nom de vieillissement naturel. À température ambiante, la solubilité du cuivre dans l’aluminium chute à une petite fraction de 1 %. À ce stade, le soluté de cuivre est bloqué à l’intérieur du réseau d’aluminium (matrice), mais doit « précipiter » hors du réseau d’aluminium sursaturé. Le processus de vieillissement peut également être accéléré à quelques heures après le traitement en solution et la trempe en chauffant l’alliage sursaturé à une température spécifique et en le maintenant à cette température pendant un temps spécifié. Ce processus est appelé vieillissement artificiel.

Composition – Alliages d’aluminium – Alliage 6061

En général, les alliages d’aluminium de la série 6000 sont alliés au magnésium et au silicium. L’alliage 6061 est l’un des alliages les plus utilisés de la série 6000. Il a de bonnes propriétés mécaniques, il est facile à usiner, il est soudable et peut être durci par précipitation, mais pas aux résistances élevées que 2000 et 7000 peuvent atteindre. Il a une très bonne résistance à la corrosion et une très bonne soudabilité bien qu’une résistance réduite dans la zone de soudure. Les propriétés mécaniques du 6061 dépendent fortement de la trempe ou du traitement thermique du matériau. Par rapport à l’alliage 2024, le 6061 est plus facile à travailler et reste résistant à la corrosion même lorsque la surface est abrasée.

Cet alliage structurel standard, l’un des plus polyvalents des alliages pouvant être traités thermiquement, est populaire pour les exigences de résistance moyenne à élevée et possède de bonnes caractéristiques de ténacité. Les applications vont des composants d’avions (structures d’avions, telles que les ailes et les fuselages) aux pièces automobiles telles que le châssis de l’Audi A8. Le 6061-T6 est largement utilisé pour les cadres et composants de vélo.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
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Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
alliages d’aluminium

Les alliages d’aluminium sont à base d’aluminium, dont les principaux éléments d’alliage sont Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Les compositions d’alliages d’aluminium sont enregistrées auprès de l’Aluminum Association. Les alliages d’aluminium sont répartis en 9 familles (Al1xxx à Al9xxx). Les différentes familles d’alliages et les principaux éléments d’alliage sont:

• 1xxx: aucun élément d’alliage
• 2xxx: Cuivre
• 3xxx: Manganèse
• 4xxx: Silicium
• 5xxx: Magnésium
• 6xxx: magnésium et silicium
• 7xxx: zinc, magnésium et cuivre
• 8xxx: autres éléments qui ne sont pas couverts par d’autres séries

Il existe également deux classifications principales, à savoir les alliages de fonderie et les alliages corroyés, qui sont tous deux subdivisés en catégories pouvant être traitées thermiquement et non traitées thermiquement. Les alliages d’aluminium contenant des éléments d’alliage à solubilité solide limitée à température ambiante et avec une forte dépendance à la température de la solubilité solide (par exemple Cu) peuvent être renforcés par un traitement thermique approprié (durcissement par précipitation). La résistance des alliages d’Al commerciaux traités thermiquement dépasse 550 MPa.

L’aluminium et ses alliages sont largement utilisés dans les applications aérospatiales, automobiles, architecturales, lithographiques, d’emballage, électriques et électroniques. C’est le principal matériau de construction de l’ industrie aéronautique tout au long de son histoire. Environ 70% des cellules des avions civils commerciaux sont fabriquées à partir d’alliages d’aluminium, et sans aluminium, l’aviation civile ne serait pas économiquement viable. L’industrie automobile utilise désormais l’aluminium comme pièces moulées de moteur, roues, radiateurs et de plus en plus comme pièces de carrosserie. L’aluminium 6111 et l’alliage d’aluminium 2008 sont largement utilisés pour les panneaux extérieurs de carrosserie automobile. Les blocs-cylindres et les carters sont souvent coulés en alliages d’aluminium.

Utilisation de l’aluminium dans les réacteurs

L’aluminium, avec son faible coût, sa faible absorption de neutrons thermiques (0,24 grange) et son absence de corrosion à basse température, est parfaitement adapté à une utilisation dans les réacteurs de recherche ou de formation (par exemple en tant que matériau de revêtement) dans les plages de fonctionnement à faible puissance kilowatt et basse température . Généralement, à des températures élevées (dans l’eau, la corrosion limite l’utilisation de l’aluminium à des températures proches de 100 °C), la résistance relativement faible et les mauvaises propriétés de corrosion de l’aluminium le rendent inadapté comme matériau de structure dans les réacteurs de puissance en raison de la génération d’hydrogène.

Application des alliages d’aluminium – Série 2000 – Duralumin

Les alliages d’aluminium de la série 2000 sont alliés au cuivre, ils peuvent être durcis par précipitation à des résistances comparables à celles de l’acier. Anciennement appelés duralumin, ils étaient autrefois les alliages aérospatiaux les plus courants, mais ils étaient sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte et sont de plus en plus remplacés par la série 7000 dans de nouvelles conceptions. Outre l’aluminium, les principaux matériaux du duralumin sont le cuivre, le manganèse et le magnésium.

Le duralumin (également appelé duraluminum, duraluminium, duralum, dural(l)ium ou dural) est un alliage d’aluminium solide et léger découvert en 1910 par Alfred Wilm, un métallurgiste allemand. Il a découvert qu’après trempe, un alliage d’aluminium contenant 4% de cuivre durcissait lentement lorsqu’il était laissé à température ambiante pendant plusieurs jours. Ce processus est maintenant connu sous le nom de vieillissement naturel. Il a également conçu un alliage (Duralumin) adapté au renforcement par ce procédé dans ce qui est maintenant connu sous le nom de durcissement par précipitation. Bien qu’une explication du phénomène n’ait été fournie qu’en 1919, le duralumin a été l’un des premiers alliages à «durcissement par vieillissement» utilisés.

En termes de durcissement par vieillissement, les alliages aluminium-cuivre recuits en solution peuvent être vieillis naturellement à température ambiante pendant quatre jours ou plus pour obtenir des propriétés maximales telles que la dureté et la résistance. Ce processus est connu sous le nom de vieillissement naturel. À température ambiante, la solubilité du cuivre dans l’aluminium chute à une petite fraction de 1 %. À ce stade, le soluté de cuivre est bloqué à l’intérieur du réseau d’aluminium (matrice), mais doit « précipiter » hors du réseau d’aluminium sursaturé. Le processus de vieillissement peut également être accéléré à quelques heures après le traitement en solution et la trempe en chauffant l’alliage sursaturé à une température spécifique et en le maintenant à cette température pendant un temps spécifié. Ce processus est appelé vieillissement artificiel.

Le duralumin est relativement mou, ductile et facile à travailler à température normale. L’alliage peut être laminé, forgé et extrudé sous diverses formes et produits. Le poids léger et la haute résistance du duralumin par rapport à l’acier ont permis son application dans la construction aéronautique. Bien que l’ajout de cuivre améliore la résistance, il rend également ces alliages sensibles à la corrosion. La conductivité électrique et thermique du duralumin est inférieure à celle de l’aluminium pur et supérieure à celle de l’acier.

Application des alliages d’aluminium – alliage 6061

En général, les alliages d’aluminium de la série 6000 sont alliés au magnésium et au silicium. L’alliage 6061 est l’un des alliages les plus utilisés de la série 6000. Il a de bonnes propriétés mécaniques, il est facile à usiner, il est soudable et peut être durci par précipitation, mais pas aux résistances élevées que 2000 et 7000 peuvent atteindre. Il a une très bonne résistance à la corrosion et une très bonne soudabilité bien qu’une résistance réduite dans la zone de soudure. Les propriétés mécaniques du 6061 dépendent fortement de la trempe ou du traitement thermique du matériau. Par rapport à l’alliage 2024, le 6061 est plus facile à travailler et reste résistant à la corrosion même lorsque la surface est abrasée.

Cet alliage structurel standard, l’un des plus polyvalents des alliages pouvant être traités thermiquement, est populaire pour les exigences de résistance moyenne à élevée et possède de bonnes caractéristiques de ténacité. Les applications vont des composants d’avions (structures d’avions, telles que les ailes et les fuselages) aux pièces automobiles telles que le châssis de l’Audi A8. Le 6061-T6 est largement utilisé pour les cadres et composants de vélo.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
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Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
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Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
alliages d’aluminium

Les alliages d’aluminium sont à base d’aluminium, dont les principaux éléments d’alliage sont Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Les compositions d’alliages d’aluminium sont enregistrées auprès de l’Aluminum Association. Les alliages d’aluminium sont répartis en 9 familles (Al1xxx à Al9xxx). Les différentes familles d’alliages et les principaux éléments d’alliage sont:

• 1xxx : aucun élément d’alliage
• 2xxx: Cuivre
• 3xxx: Manganèse
• 4xxx: Silicium
• 5xxx: Magnésium
• 6xxx: magnésium et silicium
• 7xxx: zinc, magnésium et cuivre
• 8xxx: autres éléments qui ne sont pas couverts par d’autres séries

Il existe également deux classifications principales, à savoir les alliages de fonderie et les alliages corroyés, qui sont tous deux subdivisés en catégories pouvant être traitées thermiquement et non traitées thermiquement. Les alliages d’aluminium contenant des éléments d’alliage à solubilité solide limitée à température ambiante et avec une forte dépendance à la température de la solubilité solide (par exemple Cu) peuvent être renforcés par un traitement thermique approprié (durcissement par précipitation). La résistance des alliages d’Al commerciaux traités thermiquement dépasse 550 MPa.

Exemple – Alliages d’aluminium – Alliage 6061

En général, les alliages d’aluminium de la série 6000 sont alliés au magnésium et au silicium. L’alliage 6061 est l’un des alliages les plus utilisés de la série 6000. Il a de bonnes propriétés mécaniques, il est facile à usiner, il est soudable et peut être durci par précipitation, mais pas aux résistances élevées que 2000 et 7000 peuvent atteindre. Il a une très bonne résistance à la corrosion et une très bonne soudabilité bien qu’une résistance réduite dans la zone de soudure. Les propriétés mécaniques du 6061 dépendent fortement de la trempe ou du traitement thermique du matériau. Par rapport à l’alliage 2024, le 6061 est plus facile à travailler et reste résistant à la corrosion même lorsque la surface est abrasée.

Cet alliage structurel standard, l’un des plus polyvalents des alliages pouvant être traités thermiquement, est populaire pour les exigences de résistance moyenne à élevée et possède de bonnes caractéristiques de ténacité. Les applications vont des composants d’avions (structures d’avions, telles que les ailes et les fuselages) aux pièces automobiles telles que le châssis de l’Audi A8. Le 6061-T6 est largement utilisé pour les cadres et composants de vélo.

Résumé

97,7 %

1%

0,6 %

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
alliages d’aluminium

Les alliages d’aluminium sont à base d’aluminium, dont les principaux éléments d’alliage sont Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Les alliages d’aluminium contenant des éléments d’alliage à solubilité solide limitée à température ambiante et avec une forte dépendance à la température de la solubilité solide (par exemple Cu) peuvent être renforcés par un traitement thermique approprié (durcissement par précipitation). La résistance des alliages d’Al commerciaux traités thermiquement dépasse 550 MPa.

Les propriétés mécaniques des alliages d’aluminium dépendent fortement de leur composition de phase et de leur microstructure. Une résistance élevée peut être obtenue entre autres par l’introduction d’une fraction volumique élevée de particules fines de seconde phase réparties de manière homogène et par un affinement de la taille des grains. En général, les alliages d’aluminium se caractérisent par une masse volumique relativement faible (2,7 g/cm³ contre 7,9 g/cm³ pour l’acier), des conductivités électriques et thermiques élevées et une résistance à la corrosion dans certains environnements courants, y compris l’atmosphère ambiante. . La principale limitation de l’aluminium est sa faible température de fusion (660 °C), qui limite la température maximale à laquelle il peut être utilisé.

Mécanismes de renforcement des alliages d’aluminium

La résistance des alliages d’aluminium peut être modifiée par diverses combinaisons de travail à froid, d’alliage et de traitement thermique. Par exemple, une microstructure avec des grains plus fins se traduit généralement à la fois par une résistance plus élevée et une ténacité supérieure par rapport au même alliage avec des grains physiquement plus gros. En cas de taille de grain, il peut également y avoir un compromis entre les caractéristiques de résistance et de fluage. D’autres mécanismes de renforcement sont obtenus au détriment d’une ductilité et d’une ténacité inférieures.

• Durcissement en solution solide (alliage). Des atomes de différents éléments dissous dans la phase matricielle peuvent conduire à son renforcement par un renforcement en solution solide. Le soluté peut s’incorporer dans le réseau cristallin de solvant par substitution, en remplaçant une particule de solvant dans le réseau, ou de manière interstitielle, en s’insérant dans l’espace entre les particules de solvant. Cela impose des contraintes de réseau sur les atomes environnants, ce qui entraîne un champ de contraintes de réseau. Même de petites quantités de soluté peuvent affecter les propriétés électriques et physiques du solvant. Le manganèse et le magnésium sont des exemples d’éléments ajoutés à l’aluminium à des fins de renforcement. Le renforcement en solution solide se produit dans les alliages 3xxx et 5xxx par l’ajout de manganèse (3xxx) et de magnésium (5xxx) à l’aluminium.
• Ecrouissage (travail à froid). L’écrouissage est également appelé écrouissage ou travail à froid. Il s’agit d’une méthode de renforcement souvent utilisée dans les matériaux dont la résistance ne peut être augmentée par un traitement thermique, par exemple par des changements dans leur composition de phase. C’est ce qu’on appelle le travail à froid car la déformation plastique doit se produire à une température suffisamment basse pour que les atomes ne puissent pas se réarranger. C’est un processus qui rend un métal plus dur et plus résistant par déformation plastique. Lorsqu’un métal est déformé plastiquement, les dislocations mouvement et des dislocations supplémentaires sont générées. Les dislocations peuvent se déplacer si les atomes de l’un des plans environnants rompent leurs liaisons et rebondissent avec les atomes au bord de terminaison. La densité de dislocations dans un métal augmente avec la déformation ou le travail à froid en raison de la multiplication des dislocations ou de la formation de nouvelles dislocations. Plus il y a de dislocations dans un matériau, plus elles interagissent et s’épinglent ou s’emmêlent. Il en résultera une diminution de la mobilité des luxations et un renforcement du matériau. Le travail à froid consiste à réduire l’épaisseur d’un matériau. Les tôles et tôles d’épaisseurs différentes sont produites par laminage à froid. Les fils et les tubes de différents diamètres et épaisseurs de paroi sont produits par étirage. Tous les alliages d’aluminium peuvent être renforcés par travail à froid.
• Précipitations (âge) Durcissemen. Le durcissement par précipitation , également appelé durcissement par vieillissement ou durcissement des particules , est une technique de traitement thermique basée sur la formation de particules extrêmement petites et uniformément dispersées (précipités) d’une seconde phase dans la matrice de phase d’origine pour améliorer la résistance et la dureté de certains alliages métalliques. Les particules de deuxième phase présentent un autre type d’obstacles au mouvement des dislocations. La présence d’une particule de deuxième phase représente une distorsion dans le réseau matriciel. Par conséquent, les obstacles qui entravent le mouvement de dislocation sont soit le champ de contrainte autour des particules de seconde phase, soit les particules de seconde phase elles-mêmes, soit les deux. Le durcissement par précipitation est utilisé pour augmenter la limite d’élasticité des matériaux malléables, y compris la plupart des alliages structuraux d’aluminium, de magnésium, de nickel, de titane et de certains aciers etaciers inoxydables. Dans les superalliages, il est connu de provoquer une anomalie de la limite d’élasticité offrant une excellente résistance à haute température. Dans le cas des alliages d’aluminium, le renforcement par précipitation peut augmenter la limite d’élasticité de l’aluminium d’environ cinq fois jusqu’à environ quinze fois celle de l’aluminium non allié. En particulier, la série 2xxx, qui est alliée au cuivre, peut être durcie par précipitation à des résistances comparables à celles de l’acier. En termes de durcissement par vieillissement, les alliages aluminium-cuivre recuits en solution peuvent être vieillis naturellement à température ambiante pendant quatre jours ou plus pour obtenir des propriétés maximales telles que la dureté et la résistance. Ce processus est connu sous le nom de vieillissement naturel. Le processus de vieillissement peut également être accéléré à quelques heures après le traitement en solution et la trempe en chauffant l’alliage sursaturé à une température spécifique et en le maintenant à cette température pendant un temps spécifié. Ce processus est appelé vieillissement artificiel.
• Durcissement par dispersion. Le durcissement par dispersion implique l’inclusion de petites particules dures dans le métal, limitant ainsi le mouvement des dislocations et augmentant ainsi les propriétés de résistance. Il est, à bien des égards, très similaire au durcissement par vieillissement. La différence réside dans les précipités eux-mêmes – les particules sont choisies en raison de leur stabilité thermique, c’est-à-dire leur résistance au grossissement ou à la croissance des particules à des températures élevées. Les particules dispersoïdes influencent la structure du grain. L’augmentation de la résistance est due à la structure granulaire formée à la suite de la présence de dispersoïdes.
• Raffinement du grain (petite taille de grain). La taille du grain détermine les propriétés du métal. Par exemple, une taille de grain plus petite augmente la résistance à la traction et tend à augmenter la ductilité. Une taille de grain plus grande est préférée pour améliorer les propriétés de fluage à haute température. La diminution de la taille des grains est également un moyen efficace d’augmenter la ductilité. Lorsque la taille des grains est réduite, il y a plus de grains avec un plus grand nombre de plans de glissement arbitrairement alignés pour les dislocations dans les grains. Cela offre plus de possibilités pour qu’un certain glissement se produise dans un matériau sous contrainte. Ainsi, le raffinement du grain fournit un moyen important d’améliorer non seulement la résistance, mais également la ductilité et la ténacité. De nombreux autres mécanismes de renforcement sont obtenus au détriment de la ductilité et de la ténacité.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
alliages d’aluminium

L’aluminium de haute pureté est un matériau souple avec une résistance ultime d’environ 10 MPa, ce qui limite son utilisation dans les applications industrielles. L’aluminium de pureté commerciale (99-99,6%) devient plus dur et plus résistant en raison de la présence d’impuretés, en particulier de Si et de Fe. Mais lorsqu’ils sont alliés, les alliages d’aluminium peuvent être traités thermiquement, ce qui modifie considérablement leurs propriétés mécaniques.

Les alliages d’aluminium sont à base d’aluminium, dont les principaux éléments d’alliage sont Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Les compositions d’alliages d’aluminium sont enregistrées auprès de l’Aluminum Association. Les alliages d’aluminium sont répartis en 9 familles (Al1xxx à Al9xxx). Les différentes familles d’alliages et les principaux éléments d’alliage sont:

• 1xxx: aucun élément d’alliage
• 2xxx: Cuivre
• 3xxx: Manganèse
• 4xxx: Silicium
• 5xxx: Magnésium
• 6xxx: magnésium et silicium
• 7xxx: zinc, magnésium et cuivre
• 8xxx: autres éléments qui ne sont pas couverts par d’autres séries

Il existe également deux classifications principales, à savoir les alliages de fonderie et les alliages corroyés, qui sont tous deux subdivisés en catégories pouvant être traitées thermiquement et non traitées thermiquement. Les alliages d’aluminium contenant des éléments d’alliage à solubilité solide limitée à température ambiante et avec une forte dépendance à la température de la solubilité solide (par exemple Cu) peuvent être renforcés par un traitement thermique approprié (durcissement par précipitation). La résistance des alliages d’Al commerciaux traités thermiquement dépasse 550 MPa.

Coûts des alliages d’aluminium – Prix

Il est difficile de connaître le coût exact des différents matériaux car il dépend fortement de nombreuses variables telles que:

• le type de produit que vous souhaitez acheter
• le montant du produit
• le type exact de matériel

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. L’aluminium brut coûte généralement (2020) entre 1,5 et 2 USD/kg.

Cependant, en règle générale, les alliages d’aluminium coûtent quatre à cinq fois plus cher que l’acier au carbone en coûts de matériaux. L’acier au carbone coûte  environ 500 $/tonne , tandis que l’alliage d’aluminium coûte environ 2 500 $/tonne. Plus l’acier contient d’éléments d’alliage et plus la procédure de traitement thermique est complexe, plus il est coûteux.

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US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
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Voir ci-dessus:
alliages d’aluminium