M437

F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
Données numériques sur le cuivre
et alliages industriels moulés
par
Dominique ARNAUD
Chef du Département des Laboratoires d’Études
au Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF)
1.
Laitons.....................................................................................................
2.
Bronzes ...................................................................................................
—
2
3.
Cupro-aluminiums................................................................................
—
2
4.
Cuivres spéciaux ..................................................................................
—
2
5.
5.1
5.2
Comportement en service .................................................................
Influence de la température sur les caractéristiques mécaniques ......
Résistance à la corrosion ........................................................................
—
—
—
2
2
2
Pour en savoir plus.......................................................................................
Form. M 437 - 2
Doc. M 437
es alliages de cuivre moulés ont généralement des compositions assez
proches de celles des alliages corroyés mais certaines de leurs propriétés
sont bien différentes.
La conductivité C est le pourcentage de conductivité du matériau considéré
par rapport à un cuivre de référence de résistivité ρ20 = 1,724 1 × 10 – 8 Ω · m
(ou de conductivité 58,0 MS/ m). Cette grandeur particulière aux cuivreux
s’exprime en % IACS.
1,724 1
C (% IACS) = -------------------------------- × 100
ρ ( µΩ ⋅ cm)
L
Form. M 437
4 - 1988
On se reportera utilement, dans ce traité, aux articles :
— Propriétés du cuivre et de ses alliages [M 430] ;
— Données numériques sur le cuivre et ses alliages. Cuivres et alliages industriels corroyés
[M 433].
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques
Form. M 437 − 1
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
DONNÉES NUMÉRIQUES SUR LE CUIVRE ET ALLIAGES INDUSTRIELS MOULÉS
_____________________________________________________________________
1. Laitons
4. Cuivres spéciaux
Les principaux laitons utilisés en fonderie sont rassemblés dans la
norme NF A 53-703 de septembre 1982 (article Propriétés du cuivre
et de ses alliages [M 430] dans ce traité).
L’influence des différents éléments sur les propriétés de l’alliage a
été évoquée dans cet article ; nous donnons dans le tableau 1
quelques valeurs numériques pour les alliages les plus employés.
Le tableau 2 donne la correspondance approximative des principales nuances de laitons pour les spécifications actuellement les
plus utilisées.
Les alliages utilisés en fonderie sont très voisins des alliages
corroyés ; nous avons déjà donné la composition et les caractéristiques mécaniques des deux alliages les plus employés dans
l’article Propriétés du cuivre et de ses alliages [M 430] dans ce traité.
Le tableau 7 regroupe un certain nombre de valeurs numériques
relatives à ces cuivres.
2. Bronzes
5.1 Influence de la température
sur les caractéristiques mécaniques
Ces alliages sont décrits dans l’article Propriétés du cuivre et de ses
alliages [M 430] dans ce traité ; la norme NF A 53-707 de décembre
1987 donne la composition chimique et les caractéristiques
mécaniques des bronzes les plus courants.
Le tableau 3 regroupe les caractéristiques physiques et
mécaniques des principales nuances de bronzes.
Les équivalences entre les différentes spécifications font l’objet
du tableau 4.
3. Cupro-aluminiums
5. Comportement en service
Les alliages cuivreux moulés, comme les alliages corroyés, voient
leurs caractéristiques mécaniques assez vite altérées quand la
température s’élève [2] ; assez stables jusque vers 200 oC, elles
diminuent ensuite rapidement et, pour l’utilisation à chaud, il vaudra
mieux souvent faire appel à d’autres alliages.
Aux basses températures, au contraire, ils occupent une place
privilégiée ; les alliages de cuivre moulés ne présentent jamais de
phénomènes de fragilisation, tout au plus observe-t-on, dans
certains cas, une légère perte de ductilité, quand la température
s’abaisse, en même temps qu’une augmentation très nette de la
résistance à la traction et de la limite d’élasticité (tableau 8).
5.2 Résistance à la corrosion
La composition chimique et les caractéristiques mécaniques de
ces alliages sont regroupées dans la norme NF A 53-709 (article
Propriétés du cuivre et de ses alliages [M 430] dans ce traité).
Nous indiquons, dans le tableau 5, un certain nombre de
propriétés des cupro-aluminiums les plus utilisés.
La correspondance entre les différentes spécifications fait l’objet
du tableau 6.
Les alliages de cuivre moulés présentent en général une excellente
résistance à la corrosion, qui est d’ailleurs à l’origine de leur utilisation dans les domaines les plus variés (hélices marines, robinetterie,
industrie chimique, etc.).
Quelques indications ont été données, dans l’article Propriétés du
cuivre et de ses alliages [M 430] dans ce traité, sur le comportement
des alliages corroyés vis-à-vis de la corrosion ; pour les alliages
moulés, nous renvoyons le lecteur à la traduction d’un ouvrage très
complet [4] dont nous reproduisons ci-dessous, à titre d’exemple,
un court extrait (tableau 9).
(0)
Tableau 1 – Laitons : propriétés physiques et caractéristiques mécaniques (valeurs industrielles moyennes)
Cu Zn 40
Y 30 (1)
Propriété
Cu Zn 23 Al 4
Y 20 (1)
Rm ..................................................................................................... (MPa)
350 à 380
600
Rp0,2 .................................................................................................. (MPa)
200 à 250
300
A ............................................................................................................ (%)
15 à 10
12
HB .................................................................................................................
100 à 120
160
Masse volumique ............................................................. (en 103 kg/m3)
Coefficient de dilatation entre 20 et 250
oC
.....................................
(K –1)
8,3
20 ×
10 –6
7,8
21 × 10 –6
Conductivité thermique ........................................................... (W/m · K)
84
Conductivité électrique .............................................................. (% IACS)
24
7,5
Capacité thermique massique à 20 oC .................................... (J/kg · K)
376
376
Indice d’usinabilité (par rapport au laiton Cu Zn 40 Pb 3) ............... (%)
90
30
(1) Y 30 : coulé en moule métallique,
Y 20 : coulé en moule sable.
Form. M 437 − 2
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques
37,6
_____________________________________________________________________ DONNÉES NUMÉRIQUES SUR LE CUIVRE ET ALLIAGES INDUSTRIELS MOULÉS
(0)
Tableau 2 – Laitons : correspondance approximative des différentes spécifications
France
NF A 53-703
Cu Zn 33 Pb
Cu Zn 19 Al 6
Cu Zn 23 Al 4
Cu Zn 40
Cu Zn 30 Al Fe Mn
Norme internationale
ISO 1338
États-Unis
CDA (1983) (1)
Cu Zn 33 Pb 2
Cu Zn 25 Al 6
Cu Zn 26 Al 4
Cu Zn 40 Pb
Cu Zn 35 Al Fe Mn
C 85700
C 86300
C 86200
C 85800
C 86700
République fédérale d’Allemagne
DIN 1709
Grande-Bretagne
BS 1400
Cu Zn 33 Pb
SCB 3
Cu Zn 25 Al 5
Cu Zn 37 Pb
Cu Zn 35 Al 1
HTB 3
DCB 3
HTB 1
(1) CDA : Copper Developpement Association.
(0)
Tableau 3 – Bronzes (Y 20, moulage au sable) (1) : propriétés physiques et caractéristiques mécaniques
(valeurs industrielles moyennes)
Propriété
Cu Pb 5 Sn 5 Zn 5
Cu Sn 7 Pb 6 Zn 4
Cu Sn 8
Cu Sn 12
Cu Pb 10 Sn 10
Cu Pb 20 Sn 5
Rm .......................................... (MPa)
Rp0,2 ....................................... (MPa)
A .................................................. (%)
HB .......................................................
Masse volumique ... (en 103 kg/m3)
Coefficient de dilatation
entre 20 et 250 oC .................... (K –1)
Conductivité thermique .. (W/m · K)
Conductivité électrique .... (% IACS)
Capacité thermique massique
à 20 oC .............................. (J/kg · K)
Indice d’usinabilité (par rapport
au laiton Cu Zn 40 Pb 3) ............. (%)
230
120
15
70
8,8
220 à 250
100 à 120
12 à 15
80
8,9
250 à 280
130 à 150
16 à 22
80
8,8
270
150
12
90
8,8
180 à 230
80 à 120
7 à 12
60 à 80
9,25
150 à 200
60 à 90
5à8
40 à 60
9,3
18 × 10 –6
71
15
18 × 10 –6
58,5
12
18 × 10 –6
71
10
18 × 10 –6
71
10
18 × 10 –6
50,2
11
18 × 10 –6
46
10
376
376
376
376
376
376
80
80
50
40
80
80
(1) Des caractéristiques mécaniques différentes sont obtenues par d’autres techniques de coulée (centrifugation et coulée continue).
(0)
Tableau 4 – Bronzes : correspondance approximative des différentes spécifications
France
NF A 53-707
Cu Pb 5 Sn 5 Zn 5
Cu Sn 7 Pb 6 Zn 4
Cu Sn 8
Cu Sn 12
Cu Pb 10 Sn 10
Cu Pb 20 Sn 5
Norme Internationale
ISO 1338
Cu Pb 5 Sn 5 Zn 5
Cu Sn 7 Pb 7 Zn 3
–
Cu Sn 12 Pb 2
Cu Pb 10 Sn 10
Cu Pb 20 Sn 5
États-Unis
CDA (1983)
C 83600
C 93200
C 92300
C 90500
C 93700
C 94100
République fédérale d’Allemagne
DIN 1709
Cu Sn 5 Zn Pb
Cu Sn 7 Zn Pb
–
Cu Sn 12 Pb
Cu Pb 10 Sn
Cu Pb 20 Sn
Grande-Bretagne
BS 1400
LG 2
LPB 1
LG 4
PB 2
LB 2
LB 5
(0)
(0)
(0)
(0)
(0)
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques
Form. M 437 − 3
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
DONNÉES NUMÉRIQUES SUR LE CUIVRE ET ALLIAGES INDUSTRIELS MOULÉS
_____________________________________________________________________
Tableau 5 – Cupro-aluminiums : propriétés physiques et caractéristiques mécaniques
(valeurs industrielles moyennes)
Propriété
Rm .................................................................... (MPa)
Rp0,2 ................................................................. (MPa)
A ........................................................................... (%)
HB ................................................................................
Masse volumique ............................. (en 103 kg/m3)
Coefficient de dilatation entre 20 et 250 oC .... (K –1)
Conductivité thermique .......................... (W/m · K)
Conductivité électrique ............................. (% IACS)
Capacité thermique massique à 20 oC ... (J/kg · K)
Indice d’usinabilité par rapport au laiton
Cu Zn 40 Pb 3 .................................................... (%)
Cu Al 9
Y 30 (1)
Cu Al 10 Fe 3
Y 30 (1)
Cu Al 9 Ni 3 Fe 2
Y 30 (1)
Cu Al 10 Fe 5 Ni 5
Y 20 (1)
500 à 550
200 à 230
30 à 25
130
7,6
17 × 10 –6
62,7
13
418
600 à 700
250 à 270
30 à 20
150 à 170
7,6
18 × 10 –6
62,7
13
376
650 à 700
270 à 300
25 à 20
170 à 180
7,6
18 × 10 –6
62,7
13
376
650
280
12
140 à 180
7,6
16 × 10 –6
37,6
10
376
60
30
30
20
(1) Y 30 : coulé en moule métallique,
Y 20 : coulé en moule sable.
Tableau 6 – Cupro-aluminiums : correspondance approximative des différentes spécifications
France
NF A 53-709
Cu Al 9
Cu Al 10 Fe 3
Cu Al 9 Ni 3 Fe 2
Cu Al 10 Fe 5 Ni 5
Norme Internationale
ISO 1338
États-Unis
CDA (1983)
République fédérale d’Allemagne
DIN 1714
Grande-Bretagne
BS 1400
Cu Al 9
Cu Al 10 Fe 3
–
Cu Al 10 Fe 5 Ni 5
C 95300
C 95200
C 95400
C 95500
–
Cu Al 10 Fe
Cu Al 9 Ni
Cu Al 10 Ni
AB 1
AB 1
–
AB 2
Tableau 7 – Cuivres spéciaux : propriétés physiques et caractéristiques mécaniques
Propriété
Rm ................................................................................ (MPa)
Rp0,2 ............................................................................. (MPa)
A ........................................................................................ (%)
HB ............................................................................................
Masse volumique ......................................... (en 103 kg/m3)
Coefficient de dilatation entre 20 et 250 oC ................ (K –1)
Conductivité thermique ....................................... (W/m · K)
Conductivité électrique ......................................... (% IACS)
Capacité thermique massique à 20 oC ................ (J/kg · K)
Indice d’usinabilité (par rapport au laiton
Cu Zn 40 Pb 3 ................................................................ (%)
Cuivre moulé
Cu
Cuivre au chrome
Cu-Cr (1)
Cuivre au béryllium
CuBe2 (1)
180
60
35
45
8,94
17,6 × 10 –6
334
90
37,6
350
250
20
100
8,8
18 × 10 –6
313
80
37,6
1 000 à 1 100
800 à 1 000
1à3
350 à 380
8,2
17 × 10 –6
104
25
41,8
10
20
(1) Traités thermiquement (article Propriétés du cuivre et de ses alliages [M 430] dans ce traité).
Form. M 437 − 4
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques
20
_____________________________________________________________________ DONNÉES NUMÉRIQUES SUR LE CUIVRE ET ALLIAGES INDUSTRIELS MOULÉS
Tableau 8 – Caractéristiques mécaniques à froid de quelques alliages cuivreux moulés (d’après [3])
Résistance à la traction
(MPa)
Module d’élasticité longitudinale
(MPa)
Alliages (1)
Allongement
(%)
T (oC)
– 196
– 100
+ 20
– 196
– 100
+ 20
– 196
– 100
+ 20
Laiton Cu Zn 40 (Y 30)
462
417
356
263
252
203
12,4
13,4
13,5
Bronze
Cu Pb 5 Sn 5 Zn 5 (Y 20)
310
294
258
224
161
120
12,9
25,1
29,7
Bronze
Cu Sn 12 (Y 20)
338
297
258
258
214
129
9,9
15,5
18,8
Cu Al 10 Fe 3 (Y 30)
798
753
681
334
329
301
17,0
24,3
24,2
407
367
319
10,5
8,2
12,6
1,4
2,0
0,7
Cu Al 9 Ni 5 Fe (Y 20)
Cu Be 2 (traité)
749
719
686
1 230
1 140
1 038
Non mesurée
(1) Y 30 : coulé en moule métallique.
Y 20 : coulé en sable.
Tableau 9 – Corrosion par l’eau de mer à 20 oC (en mm/an)
En présence d’air
À l’abri de l’air
Alliage
en mouvement
au repos
en mouvement
au repos
Laiton Cu Zn 40
0,15
0,1
0,1
–
Bronze Cu Pb 5 Sn 5 Zn 5
0,025
0,02
0,02
0,01
Bronze Cu Pb 10 Sn 10
0,02
0,01
0,006
0,004
Cu Al 10 Fe 5 Ni 5
0,004
0,004
0,003
0,002
Cu Ni 10
0,07
0,03
0,01
0,005
Cu Ni 10 Fe
0,004
0,003
0,004
0,001
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques
Form. M 437 − 5
F
O
R
M
U
L
A
I
R
E
Données numériques sur le cuivre
et alliages industriels moulés
P
O
U
R
E
N
par
Dominique ARNAUD
S
A
V
O
I
R
Chef du Département des Laboratoires d’Études
au Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF)
Références bibliographiques
[1]
[2]
[3]
[4]
Propriétés générales du cuivre et de ses
alliages. Centre d’Information Cuivre Laitons
Alliages.
ARNAUD (D.). – Caractéristiques mécaniques
à chaud des alliages cuivreux moulés. Fonderie, no 317, p. 393-406, nov. 1972.
ARNAUD (D.). – Caractéristiques mécaniques
de quelques alliages cuivreux moulés aux très
basses températures. Fonderie, n o 249,
p. 431-7, nov. 1966.
Tableaux de résistance à la corrosion des
alliages cuivreux de fonderie dans différents
milieux (Traduction de Bestandigkeitstabellen
von Kupfer Gusswerkstoffen, GDM
Tersteegens trane 28-4 Dusseldorf Nord).
Éditions Techniques des Industries de la
Fonderie (1970).
P
L
U
S
Normalisation
(0)
Dates de parution des normes citées dans l’article
AFNOR
CDA (1)
DIN
BS
ISO
NF A 53-703 (9-82)
NF A 53-707 (12-87)
NF A 53-709 (6-87)
(1983)
1 709 (11-81)
1 714 (11-81)
1 400 (1985)
1 338 (1977)
Doc. M 437
4 - 1988
(1) CDA : Copper Development Association.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques
Doc. M 437 − 1

Download Report