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métallographiques

Nomenclature

Les alliages d’aluminium de corroyage de la série 6xxx contiennent principalement du magnésium, du silicium et du cuivre. Des éléments comme le manganèse, le fer, le zinc, le vanadium ou le zirconium sont parfois ajoutés. L’alliage AA 6063 porte aussi les désignations 3.32206, AlMg0.7Si, AlMgSi0.5, GS10, A-GS, HE19 et A96063.

Méthode d’élaboration

Une billette de 8 pouces de diamètre a été produite directement par coulée continue. Un traitement thermique d’homogénéisation a été appliqué, typiquement autour de 560 °C-580 °C, et maintenu 6 heures. Les billettes d’aluminium en alliage AA 6063 sont homogénéisées après la production du lingot de corroyage. L’extrusion de cet alliage à l’état brut de coulée n’est pas recommandée pour cet alliage, car cela réduit le taux de déformation à froid et, par suite, la qualité du produit fini pour les trois raisons suivantes :

1. Il y a ségrégation interdendritique et ségrégation aux joints de grains, qui amènent : a) une présence d’eutectique à bas point de fusion et une présence de composés fragilisants; b) un éclat « mat » et une surface anodisée inégale, peu esthétique;
2. Il y a un risque de présence de précipités provenant des éléments d’alliage (Al₆Mn, AlFeMn et Mg₂Si);
3. Il y a précipitation de Mg₂Si durant le refroidissement suivant la solidification, ce qui réduit l’amélioration des propriétés mécaniques (à acquérir durant le traitement de vieillissement subséquent), puisque leur taille et leur dispersion ne sont pas contrôlées.

État métallurgique

L’état métallurgique « homogénéisé » n’est pas un état normé pour un produit en alliage d’aluminium. C’est un état intermédiaire et préparatoire à la mise en forme (extrusion, tréfilage, laminage, etc.). Il n’existe aucune norme définissant les propriétés mécaniques minimales pour un état « homogénéisé ».

Remarques sur la composition chimique

Par rapport à l’alliage de base de cette série (AA 6061), le AA 6063 contient moins d’éléments d’alliage (tels le chrome, le zinc et le cuivre) et comporte une teneur en fer plus faible. Cette composition chimique a été mise au point pour améliorer les propriétés requises et particulières au procédé d’extrusion. Après le traitement de durcissement structural artificiel, l’alliage contient typiquement 1,1 % de Mg₂Si.

Remarques sur la microstructure

Sans attaque chimique, des précipités grisâtres de ⍺-AlFeSi (structure cubique corps centré) sont observables sous forme de bâtonnets aux contours arrondis (probablement Fe₃SiAl₁₂). Ceux-ci proviennent du β-AlFeSi, qui est présent dans le lingot de corroyage obtenu par coulée continue et qui se transforme lors du traitement d’homogénéisation.

L’attaque au H₂SO₄ HF permet la distinction de fins précipités de Mg₂Si (grisâtres). Lors du traitement d’homogénéisation, les précipités de Mg₂Si se dissolvent et reprécipitent pendant le refroidissement. Sous attaque chimique, les précipités de ⍺-AlFeSi deviennent noirâtres.

L’attaque au Barker avec filtre teintant et lumière polarisée permet d’observer la taille des grains et leur uniformité. Après traitement d’homogénéisation, la couleur uniforme à l’intérieur des grains est un indicateur de l’élimination de la microségrégation typiquement obtenue après la coulée continue. Selon la « méthode des interceptions » de la norme ASTM E112, la taille des grains correspond à un indice « G » de 3, ce qui donne une dimension moyenne des grains de 127 µm.

Remarques sur les propriétés mécaniques

L’alliage AA 6063 est mis au point pour servir de référence en extrusion à chaud. Ainsi, son extrudabilité est de 100 %, et les autres alliages lui sont comparés. À l’état homogénéisé, puis maintenu à cette température, l’alliage AA 6063 est prêt pour l’extrusion de profilés architecturaux.

Cet alliage est sélectionné pour ses propriétés mécaniques, qui sont dans la médiane supérieure par rapport aux autres alliages d’aluminium. À l’état T6, la résistance à la traction du AA 6063 est de 240 MPa, comparativement à celle du AA 6061-T6, qui est de 310 MPa. Les propriétés recherchées sont un équilibre entre la résistance mécanique, l’allongement à la rupture, la résistance à la corrosion, la soudabilité et la possibilité d’effectuer un traitement de surface (ex. : anodisation) à prix abordable.

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 320 grains (2 min.);
2. Polissage avec particules diamantées en suspension : MD-Largo 9 µm (5 min.), MD-Mol 3 µm (3,5 min.), MD-CHEM avec OP-S Non-Dry (1 min.) (finition).

Applications possibles

L’alliage AA 6063 à l’état homogénéisé est idéal pour l’extrusion. Il n’existe pas d’application à l’état homogénéisé. Après extrusion, les pièces possèdent un fini de surface esthétique et une résistance à la corrosion atmosphérique au-dessus de la moyenne. L’alliage est apte à recevoir un traitement thermique, qui améliore ses caractéristiques mécaniques.

Applications typiques (états T4, T6 et autres) : rambardes de ponts, panneaux de signalisation d’autoroutes, profilés architecturaux, petits radiateurs, conducteurs électriques, cadres de fenêtres et de portes (commercial et industriel), remorques.

Provenance/Fabrication

L’échantillon provient d’une retaille d’un industriel.

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