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métallographiques

Nomenclature

Les désignations d’alliages de cuivre de corroyage de C40400 jusqu’à C49080 sont des laitons jaunes, dont les principaux éléments d’alliages sont le zinc, l’étain et parfois le plomb. Selon la désignation UNS (unified numbering system), le C48500 fait partie de la catégorie des laitons jaunes de décolletage au plomb/étain pour usage marin. Le nom commercial de ce laiton jaune est high leaded naval brass. Les désignations équivalentes sont 485 (AUS), C485, CDA485 (AISI), CuZn36Pb2Sn1 (ISO) et CZ134 (BS).

Méthode d’élaboration

La barre de 0,625 pouce de diamètre est obtenue à partir d’une extrusion à chaud d’une billette. Un travail à froid de la barre procure ensuite un durcissement par écrouissage. Aucun traitement thermique n’a été appliqué.

État métallurgique

L’état métallurgique « H02 » correspond à un état « demi-dur » avec un taux d’écrouissage de 25 %. L’alliage C48500, qui est sous forme de barres, de tiges ou dans sa forme finale, doit répondre à la norme ASTM B21/B21M-01 pour la composition chimique et les propriétés mécaniques. La norme ASTM B124/B124M s’applique pour les produits forgés sous forme de barres et de tiges.

Remarques sur la composition chimique

Cet alliage de cuivre possède une teneur nominale de 60,5 % de cuivre, de 37,0 % de zinc, de 0,75 % d’étain et de 1,75 % de plomb. Cette composition le classe dans la catégorie des laitons jaunes à l’étain/plomb (high leaded tin brass) destinés aux applications marines nécessitant de l’usinage intensif. Il fait partie de la catégorie des laitons biphasés, car il possède plus de 33 % en zinc. En effet, à cette teneur, une partie du zinc forme une phase β’ (bêta-prime).

Cet alliage est une variante du Metal Muntz C28000 (60Cu-40Zn) auquel l’étain a été ajouté pour améliorer la résistance à la corrosion par dézincification. La dézincification est une perte de zinc par lixiviation en solution aqueuse, sans modification aux dimensions de la pièce. Ainsi, la perte en zinc laisse place à une microstructure composée de cuivre poreux possédant des propriétés mécaniques diminuées.

La dézincification peut être évitée en choisissant des alliages de cuivre contenant moins de 15 % en zinc ou des laitons monophasés avec inhibiteurs tels l’arsenic ou l’antimoine.

Remarques sur la microstructure

Sans attaque chimique, il est possible de distinguer partiellement les précipités gris foncé ou noirâtres, qui sont constitués de plomb.

L’attaque chimique au Beraha à l’acide sélénique (bright field) permet de distinguer les phases α (brunâtre) et β’ (bleuté) sans toutefois pouvoir délimiter les joints de grains de la phase α.

L’attaque au Klemm II (bright field) révèle des bandes de déformation à l’intérieur de certains grains α, en plus de procurer un contraste plus important entre les phases α et β’ (brunâtre). Cette attaque chimique vient colorer de façon distincte les grains α ayant une orientation cristallographique différente. Des macles de recuit sont aussi visibles ainsi que des précipités de plomb gris foncé dispersés dans la matrice.

Selon la « méthode des interceptions » de la norme ASTM E112, la taille moyenne des grains des phases α et β’ combinées correspond à un indice « G » d’environ 9,5, soit un diamètre moyen de 13,3 μm.

Remarques sur les propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques des laitons augmentent lorsque la teneur en zinc croît. Ainsi, avec 37,5 % de zinc, l’alliage C48500 est considéré comme possédant une teneur élevée en zinc. Comparativement à l’ensemble des laitons, les propriétés mécaniques de ce type de laiton « jaune » à l’état H02 se situent dans la moyenne.

À la température ambiante, l’alliage C48500 est biphasé, composé de deux phases α et β’. L’alliage demeure malléable à froid et est indiqué pour le travail à chaud au-delà de 455 °C (forgeage).

Préparation métallographique

1. Meulage : 2x (500 grains, 1 min.), 2x (800 grains, 1 min.), 2x (1200 grains, 2 min.);
2. Polissage avec particules diamantées MD-MOL 3 µm (6 min.), MD-NAP 1 µm (8 min.), MD-CHEM avec solution de OP-S, d’hydroxyde d’ammonium et de peroxyde d’hydrogène (1 min.).

Fiches d’alliages associés

• Cu-08 C46400 H02 Laiton jaune de marine à l’étain

Applications possibles

Les laitons jaunes de marine à l’étain sont utilisés lorsqu’un ensemble de propriétés doivent être rencontrées pour une application. Ces alliages offrent un compromis entre résistance à la traction, à l’usure et à la fatigue. Ils sont aptes à éviter le grippage et la fissuration causés par la corrosion sous contrainte.

L’alliage C48500 possède un indice d’usinabilité de 70 % par rapport à l’alliage de référence C36000 (laiton de décolletage avec un indice de 100 %). Comparativement au AISI B1112, qui est la référence pour les aciers et alliages ferreux, le C48500 possède un indice d’usinabilité de 210 %.

Les alliages au cuivre « de marine » au plomb/étain (C47940, C48200, C48500) sont utilisés pour les pièces d’équipements mécaniques devant résister à la corrosion sous contrainte en milieu marin. Le laiton jaune de marine au plomb/étain C48500 possède une conductivité électrique de 26 % IACS et une conductivité thermique de 116 W/m.K. Cela rend cet alliage compatible avec certaines applications nécessitant une circulation du courant ou encore un échange de chaleur.

Applications typiques : attaches et éléments de fixation divers, soupapes de valves, roulements légers, engrenages, pièces de machines à vis sans fin, bagues (bushing), tubes de condenseurs, quincaillerie maritime, tiges de soupapes pour milieu marin, canons.

Provenance/Fabrication

La barre de 0,625 pouce de diamètre est produite par Daechang Co. Ltd, Corée du Sud.

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