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métallographiques

Nomenclature

Les alliages d’aluminium de fonderie de la série AA 5xx sont alliés au magnésium. L’alliage AA 514.0 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 514 porte aussi les désignations équivalentes LM5, Al-Mg5Si1, AG6, 3058 et AC7A.

Méthode d’élaboration

L’alliage a été conçu à partir de lingots d’aluminium pur de première fusion. La teneur en magnésium a été ajustée par un ajout d’alliage mère Al-Mg (50-50). La température de coulée se situe entre 715 °C et 735 °C, et l’éprouvette de traction de 3/8 pouce de diamètre a été coulée dans un moule en sable aggloméré chimiquement.

État métallurgique

L’état métallurgique est brut de coulée (fonderie) en moule en sable. C’est un état normé du point de vue des propriétés mécaniques.

Remarques sur la composition chimique

L’alliage AA 514.0 contient environ 4 % de magnésium, ce qui permet de créer un durcissement par solution solide de substitution. Le titane est ajouté à titre d’affineur de grains. Il est à noter que la teneur en fer peut atteindre 0,5 %, ce qui va créer des précipités durcissants (ex. : Al-Fe et Al-Fe-Mn), mais fragilisants.

Remarques sur la microstructure

Sans attaque chimique, plusieurs composés de Al-Mg-Si oxydés apparaissent « bleutés ». Les précipités de Al-Mg-Cu sont brunâtres alors que le FeAl₆ est grisâtre (voir l’onglet Constituants). Des microporosités sont visibles, de couleur noirâtre, et sont situées au pourtour des dendrites d’aluminium primaire.

L’attaque au HF révèle partiellement certains joints de grains et définit mieux les contours des précipités de (Fe,Mn)Al₆.

L’attaque au Barker avec lumière polarisée et filtre teintant montre une taille de grains homogène du bord jusqu’au centre de l’échantillon en raison du refroidissement lent (en moule en sable). L’effet de l’affineur de grains (titane-bore, TiB₂) est efficace pour réduire la taille de grains. Les différences de coloration dans un même grain indiquent une hétérogénéité de la composition chimique, ce qui est indicateur de microségrégation (200x). Selon la « méthode des interceptions » de la norme ASTM E112, la taille des grains correspond à un indice « G » de 4, ce qui donne une dimension moyenne des grains de 89,8 µm.

Remarques sur les propriétés mécaniques

Cet alliage ne peut être traité thermiquement par durcissement structural. Ainsi, il est généralement utilisé à l’état brut de fonderie ou T4 (mis en solution et refroidi). Les propriétés mécaniques relatives à la résistance et à la limite élastique correspondent à la moyenne des alliages coulés et non durcissables thermiquement de la série 500.

Il est à noter que la limite d’élasticité (Re_0,2) est inférieure d’un facteur « 2 » par rapport à la résistance maximale (Rm).

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 500 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).

Applications possibles

L’alliage AA 514.0 est utilisé pour des applications nécessitant une excellente résistance à la corrosion à l’air, à l’eau et/ou à l’eau de mer. Les pièces en alliage AA 514.0 possèdent une résistance mécanique modérée, une bonne ductilité et d’excellentes aptitudes à l’anodisation simple ou colorante.

Applications typiques : raccords divers pour des applications chimiques et sanitaires, pièces diverses dans l’industrie laitière et la manutention des aliments, moules de pneus, ustensiles de cuisine, boîtiers de décoration, applications architecturales.

Il est à noter que la résistance à la corrosion sous contrainte et intergranulaire est excellente pour une pièce en service opérant sous les 100 °C.

Provenance/Fabrication

La pièce a été produite lors d’un projet de fin d’études au Département de métallurgie du Cégep de Chicoutimi, Québec, Canada (octobre 2018).

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