INFLUENCE DES TRAITEMENTS THERMIQUES SUR LE MODULE D’ÉLASTICITÉ

L'influence des traitements thermiques sur le module d'élasticité des alliages métalliques a été peu étudiée. Il résulte des quelques résultats dispersés obtenus sur les alliages industriels que le module d'élasticité varie peu sous l'influence des traitements thermiques.

Nous avons repris cette étude sur quelques alliages de cuivre d’une façon plus systématique et plus complète.

Les alliages dont les compositions correspondent aux composés intermétalliques (surtout aux composés homopolaires) ont tendance à donner des tapures de trempe en raison de leur mauvaise conductibilité. Pour éliminer l'influence des microtapures sur le module d'élasticité, tous les essais ont été faits pour un même alliage sur la même éprouvette. Cette éprouvette était protégée pendant le chauffage contre l'oxydation par une feuille de cuivre.

Alliages cuivre-aluminium.

On sait que les alliages dont la teneur en aluminium est comprise entre 9 % et 16 % subissent une transformation eutectoïide à 569° et sont formés après trempe d’un constituant hors d’équilibre dont les caractères micrographiques sont bien connus et qui confèrent à ces alliages un durcissement très élevé. Lorsqu'ils sont, au contraire, refroidis lentement, ils sont formés de deux constituants : solution solide « et composé à (Cu Al), dont le module d’élasticité est très élevé comme nous l'avons vu.

De plus, d’après Broniewski, Jelnicki et Skwara (13) le composé Cu”? Al (ce composé est très voisin de Cu° Al‘ admis par Hume Rothery) subit une transformation allotropique à 870°.

Nous avons étudié l'influence de la trempe sur le module d'’élasticité de ces alliages.

Les alliages à 9,87 % et à 13 % d'aluminium avaient pu être laminés. Ils étaient trempés à l’eau

Alliages recurts —— (GC. = 1* minute)

Hg /mm?° Alliages recuits 15.000 (DT. : 3°minute) 10.000

AII t s 1ag es trempe.

AT % en poids

Fig. 29. — Influence des traitements thermiques sur le module d'élasticité des alliages cuivre-aluminium.

à 900°, recuits à 900° pendant deux heures et refroidis à partir decette température avec une vitesse de |° par minute. Cette faible vitesse de refroidissement après recuit est nécessaire pour atteindre l'équilibre physico-chimique. Une vitesse de refroidissement de 3° par minute n’est pas assez faible et correspond à des alliages partiellement recuits.

L’alliage à 15,75 % d'aluminium (correspondant au composé Cu’ Al‘) n'avait pu être laminé en raison de sa grande fragilité. Il était trempé à l’eau à 950° et recuit dans les mêmes conditions que les précédents.

Le tableau IX et la figure 29 montrent les résultats obtenus.

Tableau IX

Module d’élasticité Kg/mm?

Aluminium %

en poids ; ; recuit recuit FERPE [V, = 3omin.)(V,= 1° min.) 9,87 10.150 11.250 11.250 13,00 8.300 10.300 13.300 19,75 9.400 14.700 15.450 (Cu? Al)

On voit que le module d’élasticité diminue sensiblement par trempe. L'effet est maximum pour l’aliage à 13 % d'aluminium qui correspond au point eutectoïde. Le recuit ramène le module à sa valeur initiale à condition que la vitesse de refroidissement après recuit soit suffisamment lente (1° par minute). Pour une vitesse de refroidissement de 3° par minute, le module d’élasticité de l’alliage à 13 % d'aluminium dont la vitesse critique de trempe est minimum est encore très loin d’avoir recouvré sa valeur initiale.

Puisque tous ces traitements thermiques ont été faits pour un même alliage sur une éprouvette unique, on ne peut invoquer les microtapures provoquées par la trempe pour expliquer la diminution du module : ces microtapures subsisteraient après recuit et le module ne reviendrait pas à sa valeur initiale. Cependant, le module ne revient pas tout à fait à sa valeur initiale (15.450 au lieu de 16.850) et ce fait est peut-être dû à la présence de microtapures.

Il en résulte que les alliages moulés en sable ont un module plus élevé que les alliages moulés en coquille.

Alliages cuivre-zinc.

Divers auteurs (13) signalent une transformation du composé intermétallique Cu Zn à 470°. Cette transformation s'effectue à l’intérieur de la maille. La forme stable à froid correspond à une distribution régulière des atomes (les atomes de cuivre sont situés aux sommets du cube et l’atome de zinc au centre) alors que la forme stable à chaud correspond à une distribution statistique des atomes. L’alliage correspondant a été trempé à 700° à l’eau et ce traitement n’a eu aucune influence sur son module d’élasticité comme le montrent les chiffres suivants :

TO Ne EN ET TE 9.600 kg/mm° — trempé à l’eau à 700° ...... 9.600 kg/mm°

Alliages cuivre-étain.

On sait que les alliages cuivre-étain dont la teneur en étain est comprise entre 13 % et 32 % subissent à la température de 525° une transformation eutectoïde, et qu'une trempe effectuée audessus de cette température préserve le constituant stable à haute température de cette transformation. Les alliages refroidis lentement sont formés de deux constituants : solution solide &« et composé défini Cu“ Sn très dur et à haut module d’élasticité comme nous l'avons vu.

De plus, Broniewski, Jablonski et Maj (15) signalent une transformation allotropique du composé Cu‘ Sn (très voisin de Cu‘! Sn° admis par Hume Rothery) à 585°.

Nous avons étudié l'influence de la trempe sur le module d’élasticité de ces alliages. Les alliages à 22 %, 25,34 % et 32,03 % Sn (ce dernier correspondant au composé Cu°! Sn°) ont été trempés à 650° à l’eau, recuits deux heures à la même tempé-

rature et refroidis à partir de cette température à une vitesse de 4° à 5° par minute. À l'encontre des alliages cuivre-aluminium, cette vitesse semble assez faible pour ramener le module d'élasticité à sa valeur initiale.

E Hg/mm?

een Eee 10.000 Alliages Ce 20 25 30 Sn %o en poids Fig. 30. — Influence des traitements thermiques sur le module

d'élasticité des alliages cuivre-étain.

Le tableau X et la figure 30 montrent les résultats obtenus

Tableau X.