Il existe différents processus utilisés pour améliorer les propriétés mécaniques et physiques de l’aluminium. Dans cet article, nous parlerons du traitement thermique de l’aluminium. Nous discuterons de ce qu’est le traitement thermique de l’aluminium et de comment il affecte le matériau et son alliage.
Vous apprendrez également les différents types de traitement thermique pour l’aluminium. Comprenez comment le traitement thermique est utilisé pour augmenter la résistance de l’aluminium. Continuez à lire pour en savoir plus.
Qu’est-ce que le Traitement Thermique de l’Aluminium ?
Le traitement thermique de l’aluminium est un processus de chauffage et de refroidissement du matériau. Il est utilisé pour augmenter la dureté et la résistance de l’aluminium. Le traitement thermique peut également modifier l’état de contrainte résiduelle, la structure métallurgique et les propriétés mécaniques de l’alliage d’aluminium.
Il existe plusieurs alliages d’aluminium qui sont traitables thermiquement. Cela inclut les alliages coulés et travaillés. Les séries d’alliages d’aluminium 2000, 8000, 7000 et 6000 peuvent être durcis par précipitation.
Lors de l’utilisation du processus, notez que le traitement thermique de l’aluminium n’est pas similaire au traitement thermique de l’acier.
Comment se Déroule le Traitement Thermique de l’Aluminium ?
Le traitement thermique de l’aluminium doit être réalisé en utilisant des fours. Les conditions thermiques nécessaires dans le processus de traitement thermique sont fournies par le four.
Cet équipement est également intégré avec des instruments de contrôle. Par conséquent, l’uniformité du cycle de température-temps et la continuité sont maintenues.
La température du four utilisé dans le processus variera de 240⁰F à 1000⁰F. Cependant, dans le processus de traitement thermique utilisé.
Tous les détails du processus doivent être contrôlés avec soin et établis de manière appropriée. Si c’est le cas, vous pouvez obtenir une excellente caractéristique finale de l’aluminium.
Différents Types de Traitement Thermique pour l’Aluminium
Recuit
Les matériaux en aluminium subissent un durcissement par déformation ou un durcissement au travail lorsqu’ils sont façonnés par déformation plastique. Cette déformation fera que l’aluminium a une structure cristalline appelée plans de glissement. Les plans de glissement rendent l’aluminium facile à déformer.
Plus la déformation se produit, moins de plans de glissement resteront. Par conséquent, une déformation supplémentaire nécessitera plus de force.
Dans ce cas, l’alliage d’aluminium est soumis à un processus de durcissement au travail. Cependant, enlever le durcissement par déformation est le seul moyen pour que la déformation plastique puisse se poursuivre.
L’alliage d’aluminium est soumis à un processus de recuit pour que la structure des grains cristallins soit réinitialisée. Cela permet aux plans de glissement d’être restaurés. Par conséquent, le façonnage sans effort peut être à nouveau possible.
Ce type de traitement thermique favorise l’adoucissement de l’aluminium qui est durci par le travail ou durci par la déformation. Il est également utilisé pour soulager les contraintes qui peuvent survenir pendant la coulée ou la forge à froid. Le recuit stabilise également les dimensions du métal. Il peut également éliminer les problèmes pouvant être causés par le gauchissement et d’autres contraintes internes.
L’alliage d’aluminium doit être traité thermiquement avec une température variant de 570⁰F jusqu’à 770⁰F pour être recuit. Il doit être maintenu à cette température pendant environ 30 minutes à 3 heures. Il existe des variables qui affectent la température et le temps utilisés. Cela inclut la composition de l’alliage et la taille de la pièce.
Trempage
La trempe est utilisée pour refroidir rapidement un alliage d’aluminium, ce qui induit un durcissement du métal et le rend plus résistant. Le processus implique de chauffer l’aluminium à une température élevée, puis de l’immerger rapidement dans un liquide tel que de l’huile ou de l’eau. Le taux de refroidissement rapide du milieu de trempe permet aux atomes de l’aluminium de former rapidement une structure cristalline plus stable.
Une considération importante lors de la trempe de l’aluminium est d’utiliser le milieu de trempe approprié. L’huile est couramment utilisée pour tremper les alliages d’aluminium car elle refroidit plus lentement que l’eau. Cela permet donc un refroidissement plus contrôlé. Cela aide également à réduire le risque de gauchissement ou de fissuration. Cependant, l’eau peut également être utilisée pour tremper l’aluminium, selon l’alliage et les propriétés souhaitées.
De plus, il est important de noter que tous les alliages d’aluminium ne conviennent pas à la trempe. Certains alliages peuvent nécessiter une méthode différente ou peuvent ne pas répondre à la trempe du tout. De plus, la trempe ne doit être effectuée qu’après un chauffage approprié pour éviter la fissuration et d’autres problèmes causés par le stress thermique.
Également, le taux de refroidissement, la température et le temps passé en trempe sont également cruciaux pour le processus et doivent être optimisés en fonction de l’alliage spécifique et des propriétés souhaitées.
Vieillissement
Ce processus est utilisé pour augmenter la résistance des alliages d’aluminium. Le processus implique de chauffer l’aluminium à une température inférieure à son point de fusion.
Pendant le vieillissement, l’alliage d’aluminium passe par un processus appelé vieillissement naturel ou durcissement par précipitation. Les atomes de l’alliage s’organisent alors en une structure cristalline plus stable et dense. Ce processus améliore la résistance de l’alliage d’aluminium en augmentant la densité des précipités formés.
Il existe deux types de processus de vieillissement pouvant être appliqués à l’aluminium. Le premier est appelé vieillissement naturel. Il consiste à maintenir l’alliage d’aluminium à température ambiante pendant un certain temps. Ce processus est appliqué aux alliages qui ne nécessitent pas une résistance élevée et un travail supplémentaire.
Le deuxième type est appelé vieillissement artificiel ou accéléré. Il est appliqué aux alliages qui nécessitent une résistance élevée et qui seront travaillés davantage. Ce processus est effectué en chauffant l’aluminium à une température supérieure à la température ambiante pendant un certain temps.
Traitement Thermique de Solution
Le traitement thermique de solution est utilisé pour améliorer la résistance ou la ductilité des alliages d’aluminium. Le processus implique de chauffer l’aluminium à une température supérieure à sa température de solvus.
C’est la température à laquelle les éléments constitutifs de l’alliage se dissoudront dans une solution monocristalline. Puis en le refroidissant rapidement. Le taux de refroidissement rapide “fige” les éléments dissous dans la solution donnant aux alliages des propriétés mécaniques améliorées.
Après le traitement thermique de solution, les alliages d’aluminium doivent généralement passer par un processus appelé vieillissement pour développer pleinement leur résistance et leur ductilité.
Durcissement par Précipitation
Le durcissement par précipitation est utilisé pour augmenter la résistance et la dureté des alliages d’aluminium. L’alliage d’aluminium est chauffé à une température élevée. Généralement, autour de 180-250°C. Ensuite, il est maintenu à cette température pendant un certain temps pour permettre la formation de petites particules, ou précipités, à l’intérieur du métal.
L’alliage d’aluminium de durcissement par précipitation le plus courant est le 7075. Il a une haute résistance et une bonne ténacité. Ils sont principalement utilisés dans l’aérospatiale et d’autres applications à forte contrainte. Un autre exemple est l’alliage Al-Cu-Mg communément utilisé pour les structures aérospatiales et certaines applications commerciales.
Applications du Traitement Thermique
Aérospatiale
Les alliages d’aluminium sont couramment utilisés dans les applications aérospatiales en raison de leur rapport résistance-poids élevé. Le traitement thermique est utilisé pour augmenter la résistance et la ténacité de ces alliages, les rendant adaptés à une utilisation dans les structures d’aéronefs, les composants de moteurs et autres applications à haute contrainte.
Automobile
Le traitement thermique est utilisé pour augmenter la résistance et la ténacité des alliages utilisés dans les composants de moteurs, les composants de transmission et les systèmes de suspension.
Articles de Sport
Les alliages d’aluminium sont couramment utilisés dans la fabrication d’articles de sport, tels que les battes de baseball et de softball, les bâtons de hockey et les clubs de golf. Le traitement thermique est utilisé pour augmenter la résistance et la durabilité de ces alliages, les rendant adaptés à une utilisation dans ces applications à fort impact.
Marine
Le traitement thermique de l’aluminium est utilisé pour augmenter la résistance et la résistance à la corrosion des alliages utilisés dans les applications marines.
Avantages du Traitement Thermique de l’Aluminium
Augmentation de la résistance et de la dureté
Le traitement thermique peut être utilisé pour augmenter la résistance et la dureté des alliages d’aluminium. Ainsi, les rendant plus adaptés à une utilisation dans des applications à forte contrainte telles que l’aérospatiale et l’ingénierie automobile.
Amélioration de la ténacité
Le traitement thermique peut être utilisé pour améliorer la ténacité des alliages d’aluminium. C’est important dans les applications où le matériau est soumis à des chocs ou à d’autres charges dynamiques.
Augmentation de la résistance à la fatigue
Le traitement thermique peut être utilisé pour augmenter la résistance à la fatigue des alliages d’aluminium. Ce qui les rend plus adaptés à une utilisation dans des applications soumises à des charges cycliques.
Amélioration de la résistance à la corrosion
Le traitement thermique peut être utilisé pour améliorer la résistance à la corrosion des alliages d’aluminium. Cela peut être réalisé en précipitant des phases riches en aluminium qui agissent comme des barrières au milieu corrosif.
Amélioration de la ductilité
Le traitement thermique peut être utilisé pour augmenter la ductilité des alliages d’aluminium. C’est nécessaire dans des applications où le matériau est soumis à des flexions ou à d’autres formes de déformation.
Amélioration de la stabilité thermique
Le traitement thermique peut être utilisé pour améliorer la stabilité thermique de l’aluminium. Cela rend le métal capable de maintenir ses propriétés mécaniques à haute température. Ceci est important dans les applications où le matériau est exposé à des températures élevées.
Amélioration des propriétés de surface
Le traitement thermique peut améliorer les propriétés de surface, telles que la dureté et la résistance à la corrosion, ce qui est important dans les applications où le matériau est exposé à l’usure ou à la corrosion.
Conclusion
Pour résumer, le traitement thermique de l’aluminium est un processus utilisé pour modifier les propriétés physiques et mécaniques des alliages d’aluminium.
Il existe plusieurs types de traitement thermique de l’aluminium, notamment le recuit, le traitement thermique de solution et le traitement thermique de précipitation.
Le traitement thermique de l’aluminium est utilisé dans un large éventail d’applications, y compris l’aérospatiale, l’automobile, la construction et la fabrication.
Les avantages du traitement thermique de l’aluminium incluent une amélioration de la résistance, de la dureté, de la ductilité et de la ténacité.
Cela permet de mieux contrôler la microstructure de l’aluminium. Ainsi, améliorant ses performances dans des applications spécifiques.