Etats métallurgiques des alliages :

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L'état métallurgique ou état de livraison :

Il existe plusieurs façons de durcir un métal :


· La première est de mélanger au métal de départ un ou plusieurs autres éléments, généralement métalliques, pour faire des alliages.

· La deuxième façon, que le métal soit pur ou que ce soit un alliage, est de l'écrouir en le déformant à froid. Ceci est vrai pour tous les métaux et alliages quels qu'ils soient.
Plus un métal est déformé, plus il durcit, jusqu'au moment où il casse.

Lorsqu'un métal est déformé et donc "dur", il n'a plus sa "souplesse", sa capacité de déformation. Pour lui redonner sa "souplesse", pour le "ramollir", il suffit de le chauffer, de le recuire dans un four. Le métal ou l'alliage est alors dans son état le plus "mou", l'état recuit, symbolisé par la lettre O.


Lorsqu'on déforme à froid un métal recuit, il s'écrouit et ceci d'autant plus que la quantité de déformation, la quantité d'écrouissage est grande, jusqu'au moment où on ne peut plus le déformer.
Entre ces deux états, il y a plusieurs états écrouis intermédiaires.

Etats écrouis

Les états écrouis sont symbolisés par la lettre H suivie du chiffre 1 et d'un chiffre qui dépend de la quantité d'écrouissage, indiquant le niveau de dureté.
Entre l'état recuit, O, et l'état complètement écroui il y a trois états intermédiaires.
Pour les alliages d'Aluminium, l'état complètement écroui est symbolisé par H18, et les états intermédiaires : H12, H14, H16.
Pour les alliages de Cuivre, l'état complètement écroui est symbolisé par H14, et les états intermédiaires : H11, H12, H13.

Etats restaurés

Les états écrouis intermédiaires sont obtenus en partant d'un métal recuit et en lui donnant un écrouissage partiel. Pour obtenir les caractéristiques mécaniques correspondantes à ces états, il existe une autre façon de procéder : partir d'un état complètement écroui et réchauffer le produit à une température inférieure à celle du recuit.
Ces états sont alors symbolisés par la lettre H suivie du chiffre 2 à la place du chiffre 1. Par exemple : H21, H22, H23…

Etats stabilisés

Les produits obtenus par écrouissage, dont l'état est donc symbolisé par H1x, conservent de cette opération de déformation des tensions internes, ils ont du " nerf ". Ceci peut être préjudiciable à leur utilisation. Pour éliminer ces tensions, on les met dans un four à basse température pour leur faire subir un traitement de détente ou de stabilisation. Ce traitement ne modifie pas sensiblement les caractéristiques mécaniques acquises pendant l'écrouissage.
Les états ainsi obtenus sont symbolisés par la lettre H suivie du chiffre 3 à la place du chiffre 1, suivi du même chiffre que l'état écroui dans lequel ils étaient avant ce traitement. Par exemple : H31, H32, H33…

· La troisième façon de durcir un alliage ne peut être utilisée que pour certains alliages ; pour l'Aluminium, seuls les alliages des séries 2000, 6000 et 7000 peuvent être durcis de cette manière, appelée durcissement structural.
Le durcissement structural consiste à faire au produit une série de chauffes et de refroidissements.
Le produit est d'abord porté pendant un temps court à haute température : c'est la mise en solution, puis il est refroidi immédiatement : c'est la trempe. A ce stade, l'alliage est mou ; pour le durcir, il faut soit le laisser à température ambiante quelques jours, c'est la maturation, soit accélérer cette maturation en le portant à une température relativement basse pendant un temps assez long, c'est le revenu.

On peut bien sûr combiner écrouissage et durcissement structural pour ces alliages ; ils peuvent atteindre alors de très fortes caractéristiques mécaniques.

Les états de livraisons pour les produits ayant subi un durcissement structural sont symbolisés par la lettre T suivie d'un ou plusieurs chiffres, selon qu'ils sont muris ou revenus, simplement trempés ou ayant été écrouis après trempe
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Etats métallurgiques des aluminiums :

Etats de bases :

F : Brut de fabrication : aucun contrôle de durcissement structural ou d'écrouissage n'a été utilisé, aucune limite de propriété n'aété donnée.

O : Recuit : s'applique aux produits corroyés qui sont recuits pour obtenir l'état avec la plus faible résistance mécanique. Il s' applique aussi aux produits moulés qui sont recuits pour augmenter leur ductilité et leur stabilité dimensionnelle. Le O peut être suivi par un chiffre : O1 : Recuit à haute température et refroidissement lent ; O2 : Traitement thermique spécial ; O3 : Homogénéisé.

H : Ecroui (alliages de corroyage seulement). S' applique aux produits dont la résistance est augmentée par écrouissage, avec ou sans traitements thermiques supplémentaires pour diminuer la résistance.

T : Traitements thermiques pour obtenir un état stable autre que F, O ou H avec ou sans écrouissage supplémentaire

W : Traitement de mise en solution. Cet état instable s'applique uniquement aux alliages qui vieillissent spontanément à température ambiante après un traitement thermique de mise en solution. Désignation utilisée quand la période de vieillissement est indiquée, par exemple W 1/2 h.

 

Durcissement par écrouissage (séries 1000 , 3000, 5000) :

 Niveau de dureté

Etats écrouis 

 Etats restaurés

 Etats stabilisés

 Recuit

O

-
-

 1/8 dur

H11

-

 H31

 1/4 dur

H12
H13

 H22

 H32

 1/2 dur

H14
H15

 H24

 H34

 3/4 dur

H16
H17

 H26

 H36

 4/4 dur

H18

 H28

 H38

 extra dur

H19

-
-

Il existe de plus d'autres états écrouis :
H111 : recuit et légèrement écroui (moins que H11) par exemple par traction ou planage,
H116 : s'applique aux alliages 5000 dont la teneur en magnésium est supérieure à 4 % et pour lesquels des limites de caractéristiques mécaniques et une résistance à la corrosion exfoliante sont spécifiées.

Durcissement structural (séries 2000, 4000, 6000, 7000) :

Les alliages des familles 2000, 6000 et 7000 peuvent être durcis par traitement thermique de mise en solution et trempe, suivi d'un durcissement structural qui s'effectue :
- soit à la température ambiante (maturation ou vieillissement naturel),
- soit par chauffage (revenu ou maturation accélérée ou vieillissement artificiel).
C'est par ces traitements qu'ils atteignent leurs caractéristiques maximales ; de plus, il est possible de combiner durcissement par écrouissage et durcissement par traitement thermique de mise en solution, trempe et maturation ou revenu.
La mise en solution, traitement thermique à haute température, peut être faite dans un four mais pour certains alliages, en particulier ceux de la famille 6000, elle peut être faite au cours d'une opération de déformation à chaud.

 Opérations

Traitement au four 

Déformation à chaud 

Trempe + maturation

 T4

 T1

Trempe + écrouissage + maturation

 T3

 T2

Trempe + revenu

 T6

 T5

Trempe + sous-revenu

 T61

 T51

Trempe + sur-revenu

 T66

 T56

Trempe + sur-revenu désensibilisant à la corrosion sous contrainte

 T73

-
Trempe + sur-revenu désensibilisant à la corrosion exfoliante

 T76

-
Trempe + écrouissage + revenu

 T8

 T10

Trempe + revenu + écrouissage

 T9

-

T51, T56 : état normalisé uniquement dans la norme européenne NF EN 515 (Octobre 1993).
T10 : état normalisé uniquement dans la norme française NF A 02-006 (Novembre 1985) qui est annulée et remplacée par la norme européenne.

La trempe qui suit le traitement thermique de mise en solution introduit dans beaucoup de produits des contraintes internes qui les déforment, et qui peuvent nuire à certaines applications ; les produits sont alors détentionnés par traction, par compression ou par ces deux opérations combinées ; la désignation des états correspondants est obtenue en ajoutant derrière les chiffres, qui suivent la lettre T, donnés dans le tableau ci-dessus, les chiffres suivants :

Txx51 ou Txx510 : détentionnement par traction sans aucun dressage complémentaire après la traction.
Txx511 : détentionnement par traction suivi d'un dressage.
Txx52 : détentionnement par compression.
Txx54 : détentionnement par traction et compression combinées.

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Ancienne dénomination des états métallurgiques selon la NFA :

L'ancienne dénomination des états métallurgiques selon la NFA est défini comme suit :

La lettre X suivie de trois chiffres (ex X616)

Le premier chiffre définit le procédé d'élaboration :

Chiffre 1
Procédé
1
Forgé
2
Matricé
3
Filé à chaud
4
Laminé à chaud
5
Laminé à froid
6
Etiré à froid
7
Tréfilé à froid

Le deuxième chiffre définit le traitement :

Chiffre 2
Transformation
0
Aucune
1
Recuit
3
Trempé + revenu
4
Trempé + mûri

Le troisieme chiffre indique le niveau de dureté:

Chiffre 3
Dureté
0
Sans indication de dureté
1
¼ dur
2
½ dur
3
¾ dur
4
Dur
5
Extra dur
6
Dressé ou plané

Exemple : X446 : Laminé à chaud + trempé + plané + mûri

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Etats métallurgiques des cuivres et alliages de cuivre corroyés :

Selon NF A 02- 008 :

 Niveau de dureté

  Etats écrouis

 Etats restaurés

Etats détendus

 Recuit

 O

-
-

 1/4 dur

H11

H21

H31

 1/2 dur

H12

H22

H32

 3/4 dur

H13

H23

H33

 4/4 dur

H14

H24

H34

 ressort

H15
H16
H17

-
-
Certains alliages sont susceptibles de durcissement par traitement thermique ; les états correspondants, bien que désignés dans la norme NF A 02-008 sont rarement utilisés ; il leur est préféré les vocables suivants :

TR : trempé - revenu
TE : trempé - écroui
TER : trempé - écroui - revenu
TRE : trempé - revenu - écroui

Ces alliages sont des cuivres faiblement alliés comme le CuCr, le CuCrZr, le CuFe, le CuCo (TER ou TRE) le CuNiSi (TER), le CuBe2, le CuCoBe et certains cupro-nickels (TE ou TER).

Etats non-revenu ( Cuivre au béryllium) :
Qualité
Symbole
Trempé mou
TB
1/4 Dur
TD 2
1/2 Dur
TD 3
Dur
TD 4

Etats des alliages spéciaux :

TB00
Recuit suivi de trempe
TD01 à TD04
TB00 + écrouissage de 10 à 40 %
TX00
TB00 + Traitement de revenu
TS01 à TS04
TD xx + Traitement de revenu
TM00
TB00 + Traitement de revenu spécial
TM02 à TM08
Idem TM00 en partant d'un Etat TDxx

 

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Selon EN 1173 :

La désignation des états métallurgiques comporte généralement 4 caractères alphanumériques :

Le premier caractère est obligatoirement une lettre majuscule indiquant une caractéristique obligatoire à désigner :

Lettre
Caractéristique désignée
A
Allongement
B
Limite de flexion élastique
D
Brut d'étirage, sans spécification de caractéristiques mécaniques
G
Grosseur de grain
H
Dureté (Brinell ou Vickers)
M
Brut de fabrication, sans spécification de caractéristiques mécaniques
R
Résistance à la traction
Y
Limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %

Les positions 2 à 4 correspondent à 3 chiffres dénotant la valeur minimale de la propriété obligatoire spécifiée (excepté pour D, G et M). Pour D et M, aucun autre caractère ne suit. Pour les propriétés de G, les 3 chiffres indiquent la valeur médiane de la propriété obligatoire.

Un quatrième chiffre peut également être ajouté, par exemple pour des alliages à très haute résistance à la traction aptes à être traités à haute température.

Si un traitement de détentionnement est nécessaire, le suffixe S est ajouté.

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Selon ASTM B601 :

Copper Temper Name ASTM Code
1/8 Hard H00
1/4 Hard H01
1/2 Hard H02
3/4 Hard H03
Hard H04
Extra Hard H06
Spring H08
Extra Spring H10
Special Spring H12
Ultra Spring H13
Super Spring H14
Extruded and Drawn H50
Pierced and Drawn H52
Light Drawn, Light Cold Rolled H55
Drawn General Purpose H58
Cold Heading and Forming H60
Rivet H63
Screw H64
Bolt H66
Bending H70
Hard Drawn H80
Medium Hard Drawn Electrical Wire H85
Hard Drawn Electrical Wire H86
As Finned H90
As Manufactured Tempers ASTM Code
As Sand Cast M01
As Centrifugal Cast M02
As Plaster Cast M03
As Pressure Die Cast M04
As Permanent Mold Cast M05
As Investment Cast M06
As Continuous Cast M07
As Hot Forged and Air Cooled M10
As Forged and Quenched M11
As Hot Rolled M20
As Hot Extruded M30
As Hot Pierced M40
As Hot Pierced and Rerolled M45
Cold Worked/Stress Relieved Tempers ASTM Code
H01 Temper and Stress Relieved HR01
H02 Temper and Stress Relieved HR02
H04 Temper and Stress Relieved HR04
H08 Temper and Stress Relieved HR08
H10 Temper and Stress Relieved HR10
As Finned HR20
Drawn and Stress Relieved HR50
Cold Rolled/Order Strengthened Tempers ASTM Code
H04 Temper and Order Heat Treated HT04
H08 Temper and Order Heat Treated HT08

Correspondances des états métallurgiques des alliages de cuivres selon les normes :

Selon NF A
Selon EN 1173 (pour les cuivre pur)
Selon EN 1173 ( pour les laitons)
selon DIN
Niveau de dureté
Ecrouis
Recuit
O
R220
R300
F39
1/4 dur
H11
1/2 dur
H12
R240
R350
F45
3/4 dur
H13
F54
4/4 dur
H14
R290
R410
F59
ressort

H15

H16

H17

F69

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Etats métallurgiques des alliages de cuivre coulés ou moulés :

Moulé sable

S

 GS

Y 20
Moulé coquille

C
GM

Y 30
Moulé sous pression
-
GP

Y 40
Par coulée continue

CC

 GC

Y 70
Par centrifugation

CT

 GZ

Y 80

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