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Quel traitement pour un alliage léger ?

Le terme d’« alliage » désigne le produit de la fusion entre un métal de base et un autre élément, comme le carbone ou un autre métal. Il en existe une très grande diversité et, parmi les plus connus, on distingue notamment les alliages légers, à base d’aluminium. Ces matériaux s’utilisent dans de nombreux secteurs industriels comme l’aéronautique ou les sports et loisirs, car ils présentent de nombreux avantages, à commencer par leur résistance à l’usure et leur légèreté naturelles. Ils possèdent cependant quelques faiblesses que les traitements thermiques d’adoucissement ou de durcissement peuvent corriger.

Traitements thermiques d’adoucissement pour les alliages légers

Un alliage léger à base d’aluminium peut, de manière générale, subir deux grands types de traitements thermiques : les traitements d’adoucissement ou de durcissement. La première méthode a pour but d’homogénéiser la matière des pièces afin de leur conférer une structure métallographique plus uniforme. On applique alors la technique du recuit, qui contribue aussi à améliorer l’usinabilité et la mise en forme des produits. 

Il est possible d’effectuer également un traitement de relaxation de contraintes pour conférer une meilleure stabilisation dimensionnelle de la pièce : celle-ci se révèle alors nettement moins susceptible de se déformer suite à une action mécanique ou thermique. Cette méthode convient également très bien aux pièces soudées, dont elle consolide la structure. On constate en effet que le recuit pratiqué sur ce type de matériaux rend les soudures moins fragiles. Il s’agit d’une méthode particulièrement employée sur les pièces destinées à l’industrie aéronautique.

Traitements thermiques de durcissement

Trois fois moins lourd que l’acier, l’aluminium séduit beaucoup les industriels en raison de sa légèreté naturelle. Or, les traitements de durcissement peuvent permettre de multiplier par trois la résistance mécanique des pièces fabriquées avec ce type de matériau. En effet, dans certains cas, cette valeur peut atteindre  600 MPa après traitement.

Cependant, seules trois familles d’alliages légers à base d’aluminium peuvent faire l’objet de traitements thermiques de durcissement. Tout d’abord, les matériaux appartenant à la classe dite « série 2000 », c’est-à-dire les alliages d’aluminium et de cuivre. Ensuite, les éléments issus de la « série 6000 », contenant de l’aluminium, du magnésium et du silicium, s’avèrent également concernés. Enfin, les pièces de la « série 7000 », composés d’aluminium et de zinc, peuvent aussi bénéficier de traitements de durcissement.

Trois types de traitements pour le durcissement des alliages légers

Les alliages légers à base d’aluminium appartenant aux séries 2000, 6000 ou 7000 peuvent recevoir trois types de traitements différents : le T4, le T6 ou le T7. La première technique consiste à chauffer les pièces à environ 500 degrés Celsius avant de procéder à une trempe à l’eau. Cette étape permet de refroidir la pièce très rapidement pour mieux figer leur structure à la température ambiante. Ensuite, l’alliage est soumis à une phase de maturation à l’air : à température ambiante, la solution solide va progressivement former des précipités qui durcissent la matière.

À l’inverse, le T6 ne comporte pas de phase de durcissement à température ambiante. Cette technique implique d’abord une mise en solution des pièces autour de 500 degrés. Il s’agit ensuite d’appliquer les méthodes connues de la trempe et du revenu vers 140/160°C. La troisième méthode, appelée T7, inclut deux phases de revenu consécutives. Ce traitement aboutit, comme dans le cas du T4 et T6, à l’apparition de précipités participant au durcissement des alliages d’aluminium.

Traitements pour améliorer la résistance des pièces

Les dépôts sous vide, utilisés pour améliorer la résistance à l’usure des métaux, s’adaptent parfaitement aux alliages légers à base d’aluminium. Ces traitements peuvent s’opérer à basse température <200°C, ce qui convient tout à fait à ce matériau particulier, qui fond entre 600 et 700 degrés. Les pièces fabriquées en alliages d’aluminium supportent très bien les revêtements comme le DLC, Diamond Like Carbon, et le nitrure de chrome produit par PVD Magnétron, qui renforce également la résistance à la corrosion.

Dans la mesure où le diagramme de phase des alliages l’aluminium reste extrêmement sensible à la température, il convient toutefois de disposer d’un équipement adapté pour le traiter. Dans le cas d’un traitement par trempe et revenu, il demeure nécessaire que les fours dans lesquels les pièces sont disposées affichent une précision de plus ou moins 5, voire 3 degrés Celsius en fonction de la méthode choisie. Cette valeur garantit l’homogénéité finale des pièces et, de fait, la réussite de l’opération. À titre d’exemple, la filiale INFRA-THERM du groupe Thermi Lyon possède ce type de fours, ce qui lui a valu d’être sélectionné par le leader mondial de la fabrication de mousquetons pour les sports et loisirs. Ces articles, d’apparence pourtant discrète, doivent supporter le poids d’une personne tout en restant extrêmement légers, c’est pourquoi il s’avère crucial que le traitement appliqué garantisse une excellente résistance mécanique tout en conservant la légèreté de la pièce. THERMI-LOIRE autre unité du groupe dispose également d’un équipement de traitement des alliages d’aluminium destiné aux applications aéronautiques. 

En raison de leur exceptionnelle légèreté et de leur résistance mécanique après traitement thermique, les alliages d’aluminium font partie des matériaux privilégiés de plusieurs secteurs industriels tels que l’aéronautique ou les sports et loisirs. Les traitements d’adoucissement, notamment la technique du recuit ou de stabilisation, garantissent d’homogénéiser ces pièces en leur conférant une meilleure stabilité dimensionnelle et une structure métallographique plus uniforme. D’un autre côté, les traitements de durcissement comme la trempe ou le revenu permettent aussi d’augmenter la résistance mécanique de certains alliages d’aluminium. Enfin, les dépôts sous vide peuvent aussi convenir dans la plupart des cas, le plus important restant, quelle que soit la méthode choisie, de disposer de fours extrêmement précis.