MÉTALLURGIE ET PRATIQUE DES TRAITEMENTS THERMIQUES DES ALLIAGES D ALUMINIUM

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1 MÉTALLURGIE ET PRATIQUE DES TRAITEMENTS THERMIQUES DES ALLIAGES D ALUMINIUM Objectifs : - Reconnaître les termes de la métallurgie. - Comprendre comment les traitements thermiques modifient les caractéristiques des alliages d'aluminium. - Différencier la trempe, le revenu, la maturation et les recuits. - Connaître les essais mécaniques élémentaires. - Les dérives des paramètres et leurs conséquences. - Analyser les défauts de traitement thermique, en déduire les causes et proposer les remèdes. Personnel concerné : Durée : Opérateurs, techniciens Matériels pédagogiques : Vidéo projection Cas concrets Document technique remis lors de la formation 2 jours soit 14 heures Lieu : Dans votre entreprise PRÉSENTATION DU PROGRAMME LES ÉLÉMENTS QUI COMPOSENT LES MÉTAUX ET LES ALLIAGES Des notions simples Les atomes ou corps simples Les molécules La densité d un métal La matière dans tous ses états Les gaz Les liquides Les solides 1

2 Un corps solide : ordre ou désordre? Le désordre : le solide amorphe L ordre : le solide cristallin Les métaux : toujours cristallins! Qu est ce qu un alliage? A l état liquide : un simple mélange A l état solide : une belle organisation QU EST-CE QU UN ALLIAGE D'ALUMINIUM? Quelles sont les grandes catégories d'alliages d'aluminium et quelles sont leurs applications les alliages de corroyage non alliés (série 1000) sans traitement thermique de durcissement (séries 3000, 4000, 5000, 8000) prenant le durcissement par traitement thermique (séries 2000, 6000, 7000) les alliages aluminium-lithium les alliages de fonderie les alliages aluminium-silicium les alliages aluminium-cuivre Comment on nomme les alliages d'aluminium dans l industrie Les appellations AFNOR traditionnelles Les appellations européennes NFEN les appellations ISO PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET MÉCANIQUES DES ALLIAGES D'ALUMINIUM QUE RECHERCHE T ON DANS UN ALLIAGE D'ALUMINIUM? Une résistance à la traction : Pourquoi? Comment la mesure t on? - Les tests de traction - Comment comprendre leurs résultats Une dureté. Les 3 mesures de la dureté d un métal : pourquoi? La dureté BRINELL La dureté VICKERS 2

3 La dureté ROCKWELL Dans quels cas utilise t on l une plutôt que l autre? Une résistance aux chocs : la résilience Pourquoi? Comment la mesure-t-on? - Les tests de résilience - La température influe t'elle sur les résultats? Une tenue à la fatigue C est quoi la «fatigue» d un métal? Comment la mesure t on? - Les caractéristiques mécaniques subissent la fatigue - Certains facteurs peuvent l aggraver QUE DÉDUIT- ON DE CES MESURES? Que le métal a les caractéristiques mécaniques recherchées c est le contrôle à la réception ou le contrôle à l expédition Que le métal n a pas les caractéristiques mécaniques recherchées c est l amélioration par traitement thermique ou par l écrouissage COMMENT ON DÉFORME UN MÉTAL Déformation à chaud et déformation à froid comment se produit une déformation à froid qu est ce qui empêche la déformation à froid par quel miracle peut-on durcir un métal? Qu appelle t on «grain métallurgique» comment il se forme comment on peut le voir avec un microscope simple Qu arrive-t-il quand on déforme le métal? Il s écrouit le grain se déforme le métal durcit : c'est l'écrouissage quelles sont les applications pratiques de l'écrouissage? 3

4 LES DIFFÉRENTS ÉTATS DES ALLIAGES D'ALUMINIUM EN FONCTION DE LA TEMPÉRATURE La structure de base : cubique à faces centrées qu'est ce qu'un réseau cristallin? quelles sont les mailles existantes? particularités de la maille cubique à faces centrées de l'aluminium Ce qui se passe si on chauffe un alliage d'aluminium la mise en solution, c'est quoi? chaque atome a sa place! Ce qui se passe si on refroidit lentement l'alliage comment les atomes se rassemblent la formation de composés définis pourquoi cette structure est-elle malléable? Ce qui se passe si on refroidit rapidement l'alliage chacun reste à sa place la structure "en solution" est momentanément gelée Introduction rapide aux diagrammes d'équilibre Analogie avec le point de fusion Exemple du diagramme aluminium-cuivre LES TRAITEMENTS THERMIQUES DES ALLIAGES D'ALUMINIUM LA TREMPE La pratique de la trempe Pourquoi tremper un alliage? Comment tremper un alliage? le chauffage avant trempe ou mise en solution le refroidissement ou trempe Ce qui se passe au moment de la trempe la mise en solution : formation d'une structure homogène et malléable pourquoi cette structure est-elle malléable? la trempe : c'est un "arrêt sur image" de la structure mise en solution 4

5 Quels sont les paramètres importants à surveiller? le temps de chauffage (mise en solution) la température de chauffage la vitesse de refroidissement la température du milieu de trempe Les défauts de trempe qu'arrive-t-il si la vitesse de trempe est trop lente? les défauts d hétérogénéité les déformations dues au choc thermique de la trempe Si une pièce n a pas été bien traitée, peut on recommencer l opération de trempe? le risque de grossissement du grain que faire en pratique? L ENVIRONNEMENT DE LA TREMPE L atmosphère de traitement thermique pourquoi chauffe t'on, le plus souvent, un alliage d'aluminium à l air ambiant quels sont les autres cas Le liquide de trempe doit-on choisir un liquide de trempe pour sa rapidité de refroidissement? les critères de choix Comment est fait un four de trempe LA MATURATION ET LE REVENU Après la trempe, qu'arrive-t-il si on ne fait rien? - la dureté augmente, jusqu'à un certain point - le mécanisme de la maturation et ce qu'on peut en, attendre - quels sont les paramètres de la maturation? Peut-on remplacer la maturation par un traitement thermique? - c'est le cas du revenu - le mécanisme est le même que celui de la maturation - peut-on en attendre autre chose? - quels sont les paramètres du revenu? 5

6 Quels sont les défauts qui peuvent provenir du revenu? Comment est fait un four de revenu - les fours à l'air - les fours sous vide LES RECUITS Que recherche t on en réalisant un traitement thermique de recuit? - A éliminer la dureté résultant de l écrouissage : recuit de recristallisation - A adoucir un alliage sans modifier le grain : recuit de restauration - A libérer les contraintes mécaniques accumulées dans une pièce : recuit de détente - A homogénéiser un lingot après la coulée : recuit d homogénéisation - Quels sont les défauts qui peuvent provenir des différents recuits? Les fours de recuit sont ils très particuliers? LES CONTRÔLES APRES TRAITEMENT THERMIQUE Que doit-on contrôler? - la dureté - la résistance à la traction - la résistance au choc (résilience) - la résistance à la fatigue - la sensibilité à la corrosion Peut on visualiser le résultat? - la coupe micrographique : que peut-on en attendre? - comment la réaliser - doit-on se méfier de l examen d une photo d un échantillon métallurgique? 6

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