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métallographiques

Nomenclature

La série AA 7xx désigne la catégorie des aluminiums de fonderie alliés avec l’ajout de zinc, de cuivre et de magnésium. D’autres éléments comme le manganèse, le fer, le vanadium ou le zirconium apportent des caractéristiques précises. Le AA 713.0 est une désignation normée par l’Aluminium Association. Le « .0 » indique la forme du produit, soit une pièce coulée (alors que « .1 » serait un lingot). L’alliage AA 713 est l’ancien « Tenzaloy », qui portait la désignation 613.0.  D’autres désignations équivalentes sont ASTM ZC81A (ancien) et UNS A07130.

Méthode d’élaboration

La pièce a été moulée au sable et ensuite vieillie naturellement à la température ambiante (21 jours et plus, état T5). Un traitement d’homogénéisation de 12 heures à 470 °C a été effectué au Département de métallurgie. La pièce a refroidi au four avec un taux de refroidissement faible d’environ -50 °C/h.

État métallurgique

Il existe plusieurs raisons d’effectuer un traitement d’homogénéisation sur un alliage d’aluminium de fonderie. Typiquement, le traitement d’homogénéisation dure de 6 à 48 heures, selon la section de la pièce. Précisément pour l’alliage AA 713.0 de cette fiche, l’objectif du traitement thermique est d’homogénéiser la concentration des éléments ajoutés dans la solution solide et de dissoudre certains précipités formés lors de l’état métallurgique précédent (AA 713.0 T5).

En pratique, le traitement d’homogénéisation n’est pas utilisé pour des pièces de grande taille en AA 713.0.

Remarques sur la composition chimique

Le zinc est l’élément d’addition principal du AA 713.0. La formation de précipités de MgZn₂, de Mg₂Si et de CuAl₂ est recherchée lors du traitement de vieillissement. Dans le cas présent, le traitement d’homogénéisation va redissoudre ces précipités.

Remarques sur la microstructure

La comparaison de l’échantillon de AA 713.0 T5 (moulé au sable, fiche Al-11) avec celui-ci permet de constater que l’homogénéisation a débuté (attaque au Keller, 50X).

Par contre, la comparaison de cet échantillon avec le AA 713.0 T5 (moulé au sable et homogénéisé 24 h à 470 °C, fiche Al-13) révèle que l’homogénéisation n’est pas complétée.

Selon la « méthode des interceptions » de la norme ASTM E112, la taille « G » est hors charte, ce qui donne une dimension moyenne supérieure à 500 m. Les attaques chimiques (au Keller et au Barker) révèlent qu’il reste toujours une certaine hétérogénéité pour la concentration en éléments chimiques.

Des précipités de (Fe,Mn)Al_m – soit du (Fe,Mn)Al₆ ou du (Fe,Mn)Al₃ – et des rosettes sont identifiés sur une micrographie prise au microscope électronique à balayage (MEB) (voir l’onglet Constituants). Les rosettes se forment durant la solidification lorsque du métal liquide, riche en éléments d’alliages, est emprisonné entre les premières dendrites solidifiées.

La présence de microretassures et de porosités n’est pas diminuée par le traitement d’homogénéisation.

Remarques sur les propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques obtenues par l’essai de traction à la suite du traitement d’homogénéisation sont diminuées par rapport aux valeurs typiques du AA 713.0 T5. Les principales raisons sont la croissance de la taille des grains et la dissolution des précipités. De même, la présence de macroretassures et de porosités dans l’échantillon diminue la limite élastique et la résistance en traction.

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 320 grains (2 min.);
2. Polissage avec particules diamantées en suspension : MD-Largo 6 µm (5 min.), MD-Mol 3 µm (6 min.) (optionnelle), MD-Mol 1 µm (5 min.), MD-CHEM avec OP-U Non-Dry (1 min.) (finition).

Fiches d’alliages associés

• Al-10 AA 713.0 T5 Moule en sable
• Al-11 AA 713.0-T5 (Moule permanent)
• Al-13 AA 713.0-T5 Moule sable homogénéisé 24 h à 470 °C

Applications possibles

L’alliage AA 713.0 est idéal à l’état T5 pour les pièces de grandes dimensions ou toute autre pièce pouvant difficilement être traitée au four.

Applications typiques : pièces automobiles, pièces de remorques, pompes, équipements miniers.

L’homogénéisation au four n’est pas le traitement final de livraison de la pièce en service. C’est un traitement intermédiaire et préparatoire à un autre traitement thermique ou de mise en forme à l’état solide (pour un alliage de corroyage).

Provenance/Fabrication

Les éprouvettes de traction originales ont été produites par Paber Aluminium, Montmagny, Québec, Canada. Le traitement d’homogénéisation a été effectué au Département de métallurgie du Cégep de Chicoutimi, Saguenay, Québec, Canada.

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