Aluminium 5251 - 3.3525 - EN AW-5251 - EN AW-AlMg2 - EN AW-AlMgMn0,3

Origines, normes et désignations de l’alliage aluminium 5251 (EN AW-5251)

L’alliage aluminium 5251 appartient à la série 5000 (Al-Mg), développée au XXe siècle, dont l’élément d’alliage principal est le magnésium. Il correspond à l’ancien NS4 britannique et au Birmabright BB2 (1929), utilisé notamment sur les premières Land Rover dès 1948 pour sa légèreté et sa résistance à la corrosion. En Europe, on rencontre les désignations EN AW-5251, AlMg2Mn0,3, 3.3525 ou encore BS N4 dans les spécifications britanniques. Toutes renvoient à une nuance Al-Mg (Mg ≈ 2 %, typiquement 1,7 à 2,4 %) reconnue pour sa formabilité et sa tenue en milieu marin.

Quel est le rôle des éléments de la composition du 5251 ?

La composition de cet alliage (souvent noté AlMg2 ou AlMg2Mn0,3 selon les référentiels) est centrée sur l’aluminium (base) allié à environ 2 % de magnésium, ce qui favorise l’écrouissage (alliage non traitable thermiquement, sans durcissement structural par précipitation). Une teneur modérée en manganèse (0,10 à 0,50 %, typiquement ~0,3 %) affine le grain et soutient la résistance. Enfin, la teneur très faible en cuivre améliore sensiblement la résistance à la corrosion, en particulier par comparaison avec les séries 2000/7000.

Propriétés mécaniques de l’aluminium 5251 selon l’état métallurgique

Comme indiqué plus haut, le 5251 se renforce par écrouissage et ne répond pas au durcissement par précipitation. Un léger adoucissement peut apparaître sur un état écroui avec le temps ou sous échauffement modéré, sans impact notable en service courant.

Niveaux typiques par état (tôle)

En O (recuit), on observe typiquement une limite d’élasticité Rp0,2 ≈ 68 MPa, une résistance à la traction Rm ≈ 180 MPa et une dureté Brinell HBW ≈ 44. Pour comparer les états, du moins dur au plus dur, se référer au tableau ci-dessous.

Propriétés mécaniques par état et forme (tôle, valeurs indicatives)

Comparaison de différents états (du moins dur au plus dur) en direction longitudinale. Ces valeurs indicatives (moyennes) dépendent de l’épaisseur, de l’orientation (L/T) et des spécifications.

On constate que l’allongement à la rupture A est élevé en O (~18 %), puis baisse en H24/H26 (~5 à 8 %) du fait de l’écrouissage. La tenue en fatigue est correcte à bonne pour une nuance de résistance moyenne, et supérieure aux aluminiums quasi purs. Le 5251 convient donc à des structures soumises à des sollicitations vibratoires répétées (usage typique).

Résistance à la corrosion de l’alliage aluminium 5251

La tenue du 5251 est excellente en milieux neutres à faiblement agressifs (pH typiquement 4 à 9). En revanche, les milieux très acides ou très basiques peuvent dissoudre le film de passivation. L’anodisation est très efficace sur cet alliage : elle renforce la protection et améliore l’aspect de surface.

Milieux marins et sensibilisation

En eau de mer, la tenue est très bonne grâce à la teneur en Mg et à la très faible teneur en Cu. Contrairement aux alliages de la série 5000 plus riches en Mg (Mg > 3 %, ex. 5083), le 5251 est peu sujet à la sensibilisation (précipités β-Al3Mg2 aux joints de grains) aux températures d’usage normales. Sa teneur en magnésium reste suffisamment modérée pour limiter les risques de fissuration par corrosion sous contrainte en conditions usuelles. Il convient toutefois d’éviter les couples galvaniques défavorables et de protéger les assemblages hétérogènes.

Utiliser l’aluminium 5251 : formage, soudage et usinage

Son aptitude au formage est excellente : emboutissage, pliage, roulage, repoussage. Les formages sévères se réalisent en O, puis un ré-écrouissage permet de récupérer une partie de la résistance. Même en H22/H24, la marge de déformation reste exploitable.

La soudabilité est très bonne en procédés MIG/TIG et en soudage par points. En assemblage homogène, un apport 5356 (Al-5 % Mg) est souvent privilégié pour la continuité en Mg ; des apports 4043 (Al-Si) peuvent être retenus pour des compatibilités spécifiques. La ZAT provoque un recuit local (perte d’écrouissage) : la résistance diminue localement, mais cela reste acceptable dans la plupart des cas. En revanche, sa brasabilité est faible.

Enfin, son usinabilité est moyenne. Il existe des risques de gommage en O, réduits par des outils bien affûtés, un lubro-refroidissement adapté et des vitesses de coupe maîtrisées. Les états H24/H26 s’usinent généralement un peu mieux, sans atteindre la « croustillance » d’alliages fortement alliés au Si/Pb (ex. 2011).

Aluminium 5251 : comparaison avec des alliages concurrents

Par rapport au 5052 (AlMg2,5)

L'aluminium 5052 contient souvent un peu plus de Mg et parfois du Cr, d’où des niveaux mécaniques supérieurs. En H32, la limite d’élasticité Rp0,2 min. ~ 160 MPa (ASTM), soit sensiblement au-dessus des ~ 120 MPa (typ.) d’un 5251 H22 ; en H34, Rm et Rp0,2 gagnent encore ~ 20 à 30 MPa. Le 5251 conserve souvent un avantage en formabilité à état équivalent. Les nuances ne sont pas interchangeables d’un point de vue normatif.

Par rapport au 5754 (AlMg3)

Avec une teneur en Mg autour de 3 %, l'aluminium 5754 atteint des résistances légèrement supérieures tout en restant très soudable et résistant à la corrosion. Par exemple, un 5754 H14 peut viser Rm ≈ 240 MPa (typ.), contre ≈ 220 MPa pour un 5251 H24. La formabilité du 5754 peut être un peu moindre à état comparable du fait des niveaux de résistance plus élevés.

Applications industrielles et aéronautiques de l’alliage aluminium 5251

Aéronautique

Sous la désignation BS EN 3L81 (L81), avec des spécifications plus serrées, on le retrouve en structures secondaires : panneaux non porteurs, carénages, capots, réservoirs auxiliaires. Sa résistance à la corrosion et sa tenue en fatigue conviennent aux environnements marins et aéro-marins. Il reste présent sur des appareils légers et des planeurs où la formabilité prime.

Marine et milieux salins

C’est un alliage très utilisé en environnement marin. Il sert pour des coques, ponts, équipements offshore et accessoires (échelles, balustrades). Les tôles soudées en 5251 offrent une durée de vie élevée en eau salée, avec un entretien simplifié.

Industrie, transports et construction

Nuance très répandue en chaudronnerie et tôlerie, elle est utilisée pour des silos, cuves, citernes et du matériel agroalimentaire (compatible et facile à nettoyer). Elle est aussi présente en carrosserie et en habillages de bus ou de trains. Enfin, en architecture, elle s’utilise couramment pour les parements, bardages, toitures et panneaux anodisés ; toutefois, pour une anodisation ornementale très uniforme, l'aluminium 5005 est souvent préféré.