Aluminium 5005 - EN AW-5005 - EN AW-AlMg1(B)

Qu’est-ce que le 5005 et quelles normes s’y appliquent à l’international ?

Famille métallurgique et périmètre d’usage

L’alliage d’aluminium 5005 appartient à la série 5000 (Al-Mg) et se présente exclusivement sous forme corroyée (pas de fonderie). Il est écrouissable (durcissement par déformation à froid) et non trempable (pas de durcissement structural par traitement thermique), ce qui favorise les procédés de tôlerie et la soudabilité. Son introduction au milieu du XX^e siècle répondait au besoin de matériaux facilement soudables et résistants à la corrosion, notamment en milieu marin.

Appellations, normes et alias

D’un point de vue normatif, la désignation AA est 5005, l’équivalent européen s’écrit EN AW-5005 (AlMg1), et la désignation allemande correspond au numéro DIN 3.3315. Par ailleurs, des alias historiques subsistent : BS N41 ou Alcan GB-B57S, ainsi que des noms commerciaux (comme Peraluman-100). Enfin, la variante 5657 (haute pureté) a été développée pour une qualité d’anodisation supérieure (AQ) avec une chimie proche de celle du 5005.

Plages de composition et pureté

Le 5005 contient environ 0,50–1,10 % de Mg, le reste étant de l’aluminium avec des impuretés contrôlées (Si, Fe, Cu, Mn, Cr, Zn, Ti, autres, cf. tableau plus bas). La teneur totale en éléments d’alliage reste donc faible (≈ 1 %), ce qui confère une pureté d’aluminium élevée (~ 98 %) avec des limites précises en fonction des référentiels et des certificats matière.

Quels sont les états métallurgiques disponibles pour le 5005 ?

Étant un alliage non traitable thermiquement, le 5005 est utilisé dans divers états de mise en œuvre par écrouissage (désignés par le préfixe H). À l’état O (recuit), l’alliage est entièrement adouci et offre la ductilité maximale pour le formage. Les états H12/H14 (¼–½ dur) sont fréquents en tôle et visent un compromis résistance/formabilité, tandis que les états H16/H18 (¾ dur, dur) maximisent la résistance au prix d’une ductilité réduite.

Stabilisation et états spécifiques

La série H3x convient particulièrement aux alliages Al-Mg comme le 5005. Les états H32 et H34 (écrouis puis stabilisés) limitent l’évolution des contraintes et sécurisent la tenue dimensionnelle dans le temps. L’état H111 (faible écrouissage), très proche du recuit, s’emploie quand on a besoin de conserver une grande aptitude au formage, tandis que l’état H112 (laminage à chaud) est utilisé lorsque l’on recherche une excellente soudabilité tout en garantissant un certain niveau de propriétés mécaniques.

Quelles sont les propriétés mécaniques du 5005 selon l’état ?

À l’état O, sa limite d’élasticité typique est d’environ 35 MPa et sa résistance à la traction de ~ 105–145 MPa (tôles de 0,2 à 3 mm, valeurs typiques), avec un allongement de ~ 12–15 % (selon l’épaisseur, typiquement 1,5–6 mm). En H14, la résistance à la traction atteint ~ 145–185 MPa et l’allongement tombe à ~ 2–5 % (valeurs typiques). En H16/H18, la traction peut dépasser 185 MPa et Rp_0,2 atteint ~ 135 MPa.

Positionnement mécanique

Globalement, le 5005 écroui reste d’une résistance modérée, suffisante pour la tôlerie, et très inférieure à celle des alliages durcissables (2024, 6000, 7000) qui dépassent fréquemment 300 MPa (valeurs typiques). En revanche, l’état O offre une ductilité élevée utile pour les pliages et emboutissages sans fissuration. Par conséquent, le choix d’état permet d’ajuster le compromis formabilité/résistance sans recourir à des traitements thermiques complexes.

Quelles sont les propriétés physiques et chimiques de l’alliage 5005 ?

Propriétés physiques du 5005 (densité, modules, dilatation)

Ses propriétés physiques typiques sont proches de celles des autres alliages d’aluminium corroyés : une densité de ~ 2,70 g/cm³, un module d’Young de ~ 69 GPa et un coefficient de Poisson ~ 0,33 (valeurs typiques). Le coefficient de dilatation thermique est ~ 23,7 × 10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 °C) et le point de fusion se situe entre ~ 632 °C (solidus) et ~ 655 °C (liquidus). À l’état recuit, il présente une excellente conductivité thermique (~ 200 W/m·K) et une bonne conductivité électrique (~ 52 % IACS, en baisse dans les états plus écrouis).

Chimie et résistance aux corrosions (en fonction des milieux)

Sur le plan chimique, l’alliage 5005 doit principalement ses propriétés à la fine couche d’oxyde d’alumine qui se forme naturellement en surface et le protège. Il offre une excellente résistance à la corrosion atmosphérique générale, comparable à celle de l’alliage 3003 (Al-Mn) dans la plupart des environnements. Grâce au magnésium, il montre en outre une meilleure tenue en milieu légèrement basique que les alliages non traitables d’autres séries.

En ambiance marine, le 5005 résiste bien à l’eau de mer et aux embruns salins, même s’il n’atteint pas la résistance des alliages 5000 à plus forte teneur en Mg comme le 5083. Notons qu’avec ~ 0,8 % de Mg, le 5005 n’est pas particulièrement sensible à la corrosion intergranulaire par précipitation de phases β (Al₃Mg₂) – un problème qui peut affecter les alliages 5000 contenant > 3 % de Mg exposés de façon prolongée à des températures modérées.

En corrosion galvanique, comme tout aluminium, il peut se corroder rapidement s’il est couplé électrochimiquement à un métal plus noble en milieu conducteur. Il convient donc d’éviter le contact direct avec des aciers ou des cuivres en atmosphère humide, ou d’interposer des barrières isolantes. Enfin, face aux milieux fortement acides ou réducteurs (où la couche d’oxyde ne peut se reformer), l’aluminium n’est pas approprié car il sera attaqué de manière significative.

Aptitude à l’anodisation (AQ) et rendu

En anodisation, le 5005 fournit un film clair et homogène, plus transparent qu’un 3003, avec une bonne concordance de teinte avec le 6063. Par contraste, certains alliages plus riches en cuivre ou en silicium (séries 2000, 6000 génériques) peuvent donner des teintes jaunâtres, brunâtres ou inégales. Le 5005-AQ est donc privilégié pour les façades anodisées et les panneaux décoratifs exigeant une forte uniformité de couleur.

Comment utiliser le 5005 (formage, usinabilité et soudage) ?

Formage à froid et rayons de pliage

L’alliage 5005 est réputé pour sa bonne aptitude au formage à froid, en particulier à l’état recuit ou demi-dur. Son comportement plastique est excellent grâce à sa teneur modérée en éléments d’alliage : l’allongement élevé à l’état O permet des opérations de pliage, d’emboutissage, de roulage ou de repoussage sans fissuration. Par exemple, des tôles minces H32 peuvent se plier à rayon très serré (≈ 0–½ × l’épaisseur) sans casse, et même à l’état H34 un pli à 1 ou 2 fois l’épaisseur reste généralement réalisable.

Recuit et stabilisation

De manière générale, les efforts de formage et l’usure des outils sur le 5005 sont inférieurs à ceux rencontrés sur l’acier pour des pièces équivalentes, ce qui facilite son usinage et son formage en feuille.

Le 5005 n’est pas conçu pour le travail à chaud (forgeage), qui est d’ailleurs peu pratiqué sur les alliages de la série 5xxx. On préfère le former à température ambiante ou le livrer pré-écroui. S’il doit être adouci, un traitement de recuit standard peut être appliqué (typiquement ~ 345 °C suivi d’un refroidissement lent, sans précautions particulières).

Comportement d’usinage et paramètres

Le 5005 s’usine correctement en fraisage, tournage et perçage, à condition d’utiliser des vitesses élevées, une lubrification abondante et des arêtes d’outil vives. Cependant, sa relative douceur impose des coupes franches et continues pour limiter les bavures et les déformations. En comparaison, l’usinabilité perçue est inférieure à celle d’alliages plus durs (par ex. 2017, 6082), mais meilleure que celle des séries très tendres 1100 ou 3003.

Procédés de soudage et métaux d’apport

La série 5000 est réputée pour sa très bonne soudabilité, et le 5005 ne fait pas exception. Cet alliage peut être soudé par toutes les techniques standards : soudage à l’arc sous gaz (GTAW/TIG, GMAW/MIG), soudage par points, soudage par friction-malaxage (FSW), etc. Les soudures TIG/MIG sur 5005 sont peu sensibles aux fissures à chaud, à condition de travailler sur un matériau propre et sec (pour éviter l’hydrogène et les inclusions). On utilise classiquement des fils d’apport en alliage 4043 (Al-Si) ou 5356 (Al-Mg) selon l’application. Le 4043 (Al-5 % Si) est souvent préféré pour sa grande tolérance aux fissures à chaud et sa bonne fluidité, tandis que le 5356 (Al-5 % Mg) peut donner une soudure plus résistante mécaniquement.

Sensibilisation et alternatives d’assemblage

La faible teneur en Mg du 5005 limite les risques de sensibilisation post-soudage observés sur des alliages plus magnésiens (par ex. 5083). En revanche, le brasage (laiton/étain, par exemple) reste délicat à cause du film d’oxyde tenace, d’où l’intérêt de flux et de procédés spécialisés. Le soudage, le collage structural et les assemblages mécaniques demeurent donc les options privilégiées.

Quels alliages comparer au 5005 selon l’usage ?

Face aux alliages 3000 (3003/3103 – concurrents directs)

Les alliages 3003 et 3103 sont très formables et économiques, mais le 5005 offre une anodisation décorative plus uniforme. Cependant, pour des emboutissages très profonds, un 3003 O peut mieux convenir grâce à une ductilité initiale plus élevée. Ainsi, l’arbitrage se fait entre esthétique anodisée et formage extrême.

Face au 5052 (5005 « 2.0 » avec meilleure résistance)

Le 5052 (~ 2,5 % de Mg) offre typiquement ~ 25–50 % de résistance en plus et excelle en environnements marins (cuves, réservoirs, structures légères). En revanche, son anodisation peut paraître plus laiteuse si le procédé n’est pas optimisé, là où le 5005-AQ fournit un rendu plus homogène. En somme, le 5052 s’impose quand la résistance prime, le 5005 quand l’esthétique et la mise en forme dominent.

Face aux 5083/5086 (meilleures résistances de la série 5000)

Les alliages 5083 ou 5086 visent des structures soudées fortement sollicitées (naval, offshore) et se situent nettement au-dessus du 5005 en résistance mécanique. Cependant, leur anodisation décorative est délicate à maîtriser en raison de la forte teneur en Mg. En cas de besoin de résistance largement supérieure, il est donc pertinent de quitter le 5005 pour ces nuances.

Face aux 6xxx/7xxx (équivalents d’une autre famille, traités à chaud)

Des alliages d’autres familles, comme le 6061-T6 ou le 6082-T6, peuvent atteindre des résistances mécaniques d’environ 50 à 80 % plus élevées que celles d’un 5005-H34, mais exigent un traitement thermique et tolèrent moins bien la ZAT en soudage. Par ailleurs, l’anodisation des alliages de la série 6000 peut produire des teintes non uniformes (dues à l’influence du Si). Ainsi, le 5005 reste pertinent pour la simplicité de mise en œuvre et la qualité de finition.

Quelles sont les principales applications du 5005, en aéronautique et dans l’industrie ?

Usages aéronautiques (hors structures primaires)

En aéronautique, le 5005 s’emploie surtout pour des éléments non structurels : carénages, capots, panneaux peu chargés et habillages intérieurs anodisés. Globalement, il complète les alliages structuraux (2024, 7050, 7075) par sa facilité de mise en œuvre et son rendu de surface.

Architecture, signalétique et équipements

En architecture, le 5005-AQ est un standard des façades anodisées (murs-rideaux, bardages), souvent associé à des profilés en 6063 pour la concordance de teinte. Par ailleurs, la signalétique (panneaux routiers/urbains) et les plaques gravées/anodisées exploitent sa découpe et son pliage faciles ainsi que sa bonne tenue en extérieur. Dans l’équipement industriel et agroalimentaire, des cuves, bacs et châssis légers recourent au 5005 pour sa compatibilité et son hygiène de surface.

Transport, marine et feuillards

Dans l’automobile et le transport (camping-cars, remorques), des parois et toits en 5005 profitent de sa légèreté et de sa résistance aux intempéries. Des aménagements marins non structurels (rampes, habillages, coffrets, boîtes) privilégient le 5005 anodisé ou peint, mais pour les coques fortement sollicitées on bascule vers le 5083 ou le 5086.