{"id":6771,"date":"2024-11-03T12:35:07","date_gmt":"2024-11-03T12:35:07","guid":{"rendered":"https:\/\/premiumalu.com\/2024-t4-aluminum-properties\/"},"modified":"2026-08-17T14:08:01","modified_gmt":"2026-08-17T14:08:01","slug":"proprietes-de-laluminium-2024-t4","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/premiumalu.com\/fr\/2024-t4-aluminum-properties\/","title":{"rendered":"Exploration des propri\u00e9t\u00e9s de l'aluminium 2024 T4"},"content":{"rendered":"

Qu\u2019est-ce que l\u2019aluminium 2024 ?<\/h2>\n\n\n\n

Le 2024 est un alliage d'aluminium de la s\u00e9rie 2000, dont le cuivre est le principal \u00e9l\u00e9ment d'alliage (3,8\u20134,9 % Cu, plus 1,2\u20131,8 % Mg et 0,3\u20130,9 % Mn). Il gagne en r\u00e9sistance par durcissement par pr\u00e9cipitation \u2014 un cycle de traitement thermique contr\u00f4l\u00e9 qui forme des amas de cuivre submicroscopiques dans le r\u00e9seau d'aluminium \u2014 plut\u00f4t que par \u00e9crouissage. Le r\u00e9sultat est l'un des alliages d'aluminium les plus r\u00e9sistants disponibles sous forme corroy\u00e9e, avec une r\u00e9sistance \u00e0 la traction comparable \u00e0 celle de l'acier doux pour environ un tiers de la densit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

Cette teneur en cuivre explique \u00e9galement pourquoi le 2024 se corrode plus facilement que les alliages 5xxx ou 6xxx. En pratique, le mat\u00e9riau est presque toujours fourni sous forme de t\u00f4le alclad (aluminium pur li\u00e9 m\u00e9tallurgiquement \u00e0 la surface) ou prot\u00e9g\u00e9 par anodisation ou peinture. C'est ce rapport r\u00e9sistance\/poids qui fait du 2024 le choix par d\u00e9faut pour les cellules d'a\u00e9ronefs et les machines hautes performances \u2014 et c'est exactement pourquoi la trempe que vous choisissez, en particulier pour les pi\u00e8ces form\u00e9es, importe plus que l'alliage lui-m\u00eame.<\/p>\n\n\n\n

Comprendre la trempe T4<\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

La d\u00e9signation compl\u00e8te \u201c T4 \u201d d\u00e9crit un traitement thermique en deux \u00e9tapes appliqu\u00e9 apr\u00e8s que l'alliage a \u00e9t\u00e9 coul\u00e9, corroy\u00e9 \u00e0 sa forme finale (t\u00f4le, plaque, barre ou tube) et soumis \u00e0 un traitement thermique de mise en solution.<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Traitement thermique de mise en solution.<\/strong>\u00a0L'alliage est chauff\u00e9 \u00e0 environ 493 \u00b0C (920 \u00b0F) pour dissoudre les pr\u00e9cipit\u00e9s riches en cuivre dans une solution solide uniforme. \u00c0 cette temp\u00e9rature, les atomes de cuivre sont enti\u00e8rement dispers\u00e9s dans la matrice d'aluminium. Le mat\u00e9riau est ensuite rapidement tremp\u00e9 \u2014 g\u00e9n\u00e9ralement dans de l'eau froide \u2014 pour pi\u00e9ger le cuivre dans une solution solide sursatur\u00e9e. Si l'alliage refroidissait lentement, le cuivre pr\u00e9cipiterait sous forme de particules grossi\u00e8res et faiblement li\u00e9es ; la trempe rapide emp\u00eache cela.<\/li>\n\n\n\n
  2. Vieillissement naturel.<\/strong>\u00a0Le mat\u00e9riau tremp\u00e9 est maintenu \u00e0 temp\u00e9rature ambiante pendant plusieurs jours. Pendant cette p\u00e9riode, les atomes de cuivre diffusent sur de courtes distances \u00e0 travers le r\u00e9seau d'aluminium et s'agglom\u00e8rent sur les plans {100}, formant des zones coh\u00e9rentes appel\u00e9es zones de Guinier-Preston (GP). Ces zones contraignent le r\u00e9seau environnant et entravent le mouvement des dislocations, ce qui est le m\u00e9canisme qui augmente la r\u00e9sistance. Le vieillissement atteint une r\u00e9sistance proche du pic apr\u00e8s environ 4 \u00e0 5 jours et se poursuit lentement pendant des mois, bien que les propri\u00e9t\u00e9s pratiques de conception se stabilisent au cours de la premi\u00e8re semaine.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Le r\u00e9sultat est une trempe qui combine une r\u00e9sistance \u00e0 la traction \u00e9lev\u00e9e (~470 MPa en r\u00e9sistance ultime) avec la ductilit\u00e9 la plus \u00e9lev\u00e9e des trempes 2024 couramment sp\u00e9cifi\u00e9es \u2014 g\u00e9n\u00e9ralement 19\u201320 % d'allongement sur 50 mm. Cette ductilit\u00e9 est la cons\u00e9quence directe de ce que fait le T4 pas<\/em> notamment : aucune \u00e9tape d'\u00e9crouissage et aucun \u00e9tirement de relaxation des contraintes. Le mat\u00e9riau conserve la formabilit\u00e9 compl\u00e8te de l'\u00e9tat fra\u00eechement tremp\u00e9 tout en atteignant la pleine r\u00e9sistance vieillie.<\/p>\n\n\n\n

    Diff\u00e9rences entre T4 et T3<\/h3>\n\n\n\n

    Le T3 est la trempe la plus proche du T4. Les deux subissent un traitement thermique de mise en solution et un vieillissement naturel. La diff\u00e9rence r\u00e9side dans une seule \u00e9tape de traitement : le T3 subit une r\u00e9duction par \u00e9crouissage contr\u00f4l\u00e9 (g\u00e9n\u00e9ralement 1\u20133 %) apr\u00e8s trempe et avant vieillissement naturel. Cet \u00e9crouissage ajoute un durcissement par d\u00e9formation \u2014 davantage de dislocations dans le r\u00e9seau \u2014 ce qui augmente l\u00e9g\u00e8rement la r\u00e9sistance \u00e0 la traction et la limite d'\u00e9lasticit\u00e9, mais r\u00e9duit la ductilit\u00e9 et la formabilit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

    Pour une pi\u00e8ce qui sera form\u00e9e, cintr\u00e9e ou \u00e9tir\u00e9e apr\u00e8s traitement thermique, le T4 est le choix le plus pratique. L'absence d'\u00e9crouissage signifie que le mat\u00e9riau se d\u00e9forme plus uniform\u00e9ment et tol\u00e8re des rayons de cintrage plus serr\u00e9s avant fissuration. Pour une pi\u00e8ce qui sera utilis\u00e9e telle que lamin\u00e9e ou \u00e9tir\u00e9e sans formage suppl\u00e9mentaire, l'avantage marginal de r\u00e9sistance du T3 peut \u00eatre pr\u00e9f\u00e9rable. Le guide 2024-T3<\/a> couvre la voie par \u00e9crouissage plus en d\u00e9tail.<\/p>\n\n\n\n

    Propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques du 2024-T4<\/h2>\n\n\n\n
    \"\"<\/figure>\n\n\n\n
    Propri\u00e9t\u00e9<\/th>Valeur<\/th>Notes<\/th><\/tr><\/thead>
    Densit\u00e9<\/td>2,78 g\/cm\u00b3<\/td>Typique pour la s\u00e9rie 2xxx<\/td><\/tr>
    R\u00e9sistance ultime \u00e0 la traction<\/td>470 MPa (68 ksi)<\/td>Sens longitudinal, temp\u00e9rature ambiante<\/td><\/tr>
    Limite d'\u00e9lasticit\u00e9 en traction (d\u00e9calage de 0,21 TP3T)<\/td>324 MPa (47 ksi)<\/td>R\u00e9git la plupart des calculs de conception structurelle<\/td><\/tr>
    Allongement \u00e0 la rupture<\/td>~19\u201320 %<\/td>Sur jauge de 50 mm ; la plus \u00e9lev\u00e9e parmi les trempes 2024<\/td><\/tr>
    Module d'\u00e9lasticit\u00e9<\/td>73,1 GPa (10 600 ksi)<\/td>Environ un tiers de celui de l'acier<\/td><\/tr>
    R\u00e9sistance \u00e0 la fatigue (5\u00d710\u2078 cycles)<\/td>~140 MPa (20 ksi)<\/td>\u00c9prouvette lisse, R = \u22121<\/td><\/tr>
    R\u00e9sistance au cisaillement<\/td>285 MPa (41 ksi)<\/td>Pertinent pour la conception des fixations et des joints rivet\u00e9s<\/td><\/tr>
    Duret\u00e9 Brinell<\/td>120 HB<\/td>Charge de 500 kg, bille de 10 mm<\/td><\/tr>
    Conductivit\u00e9 \u00e9lectrique<\/td>30% IACS<\/td>Faible pour l'aluminium \u2014 sp\u00e9cifier pour la r\u00e9sistance, pas pour la conductivit\u00e9<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    La limite d'\u00e9lasticit\u00e9 de 324 MPa est la valeur qui r\u00e9git la plupart des conceptions structurelles. Ce qui distingue le T4 des autres trempes 2024 n'est pas la valeur d'\u00e9lasticit\u00e9 \u2014 le T351 atteint les m\u00eames 325 MPa \u2014 mais l'allongement. \u00c0 ~20 %, le T4 conserve environ 30\u201340 % de ductilit\u00e9 en plus que le T351 (~12\u201315 %) et pr\u00e8s du double de la ductilit\u00e9 du T6 (~8\u201310 %). Cette diff\u00e9rence se manifeste directement dans la formabilit\u00e9 : une t\u00f4le en T4 peut \u00eatre cintr\u00e9e \u00e0 un rayon plus serr\u00e9 ou \u00e9tir\u00e9e davantage avant fissuration que le m\u00eame alliage en T3, T351 ou T6.<\/p>\n\n\n\n

    O\u00f9 le 2024-T4 est utilis\u00e9<\/h2>\n\n\n\n
    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    La combinaison d'une r\u00e9sistance \u00e9lev\u00e9e, d'une r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue et d'une ductilit\u00e9 sup\u00e9rieure fait du T4 la trempe standard pour les t\u00f4les a\u00e9rospatiales form\u00e9es et pour les applications o\u00f9 le mat\u00e9riau doit \u00eatre mis en forme apr\u00e8s traitement thermique.<\/p>\n\n\n\n

    Structures a\u00e9rospatiales<\/h3>\n\n\n\n

    Le principal domaine d'application. Les rev\u00eatements d'ailes, les panneaux de fuselage et les capots structurels sont souvent form\u00e9s \u00e0 partir de t\u00f4les 2024-T4 en condition alclad. Les op\u00e9rations de formage \u2014 cintrage sur presse plieuse, formage par \u00e9tirage ou profilage \u2014 tirent parti de l'allongement \u00e9lev\u00e9 du T4 pour obtenir des contours complexes sans fissuration. Une fois form\u00e9e, la pi\u00e8ce conserve la pleine r\u00e9sistance vieillie de la trempe.<\/p>\n\n\n\n

    Les rev\u00eatements inf\u00e9rieurs d'ailes et les rev\u00eatements de fuselage subissent des cycles de fatigue domin\u00e9s par la traction \u00e0 chaque vol. Le 2024-T4 offre l'endurance en fatigue n\u00e9cessaire pour de longues dur\u00e9es de vie en service tout en maintenant un poids d'environ un tiers de celui d'une conception en acier \u00e9quivalente. La couche alclad prot\u00e8ge contre la corrosion qui, autrement, limiterait la dur\u00e9e de vie de l'alliage nu dans des environnements humides ou salins.<\/p>\n\n\n\n

    Pour les composants structurels usin\u00e9s \u2014 cloisons, raccords, supports \u2014 le T351 est g\u00e9n\u00e9ralement pr\u00e9f\u00e9r\u00e9 au T4 car l'\u00e9tirement de relaxation des contraintes emp\u00eache les d\u00e9formations d'usinage. Le r\u00f4le du T4 concerne sp\u00e9cifiquement les t\u00f4les form\u00e9es et les plaques l\u00e9g\u00e8res o\u00f9 la capacit\u00e9 de formage importe plus que la stabilit\u00e9 d'usinage. Pour une comparaison plus large alliage par alliage, l\u2019 analyse 2024 vs 7075<\/a> couvre quand chaque famille d'alliages est appropri\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

    Autres applications \u00e0 fortes contraintes<\/h3>\n\n\n\n