Qu'est-ce que le laiton H96
H96 est un alliage de cuivre-zinc corroyé dans le système de désignation national chinois, spécifié dans la norme de composition pour les alliages de cuivre corroyé. Le chiffre 96 indique le niveau nominal de cuivre, et la teneur se situe à l'extrémité la plus élevée en cuivre de la famille des laitons, avec seulement environ cinq pour cent de zinc en solution. Pour cette raison, le H96 est étroitement équivalent au type de métal à dorure 95/5 trouvé dans les normes de produits en laiton ASTM, et il est fréquemment échangé avec ce matériau sur les dessins. Il correspond également à la composition CuZn5 dans le système de désignation européen.
Parce qu’il contient si peu de zinc, le H96 se comporte davantage comme du cuivre pur que comme un laiton conventionnel. Il conserve une conductivité électrique et thermique élevée, nécessite un excellent polissage et fonctionne à froid à merveille. Ce qu'il abandonne, c'est l'usinabilité : sans ajout de plomb et avec une structure monophasée-, il forme de longs copeaux et est normalement fourni sous forme de bande, de feuille, de fil ou de tube pour le formage plutôt que sous forme de barre pour l'usinage à grande vitesse-.
Composition chimique
L’exigence de composition est simple et la quasi-totalité du reste est constituée de cuivre. Les limites élémentaires sont maintenues serrées car les éléments résiduels affectent la conductivité, l'ouvrabilité à chaud et la résistance aux fissures.
| Élément | Exigence | Effet |
|---|---|---|
| Cuivre | 95.0 - 97.0 % | Métal matriciel; définit la conductivité, la couleur et le comportement à la corrosion |
| Zinc | Équilibre | Élément d'alliage principal ; augmente la résistance et réduit le coût |
| Plomb | 0,03 % maximum | Contrôlé car le plomb réduit la ductilité à chaud |
| Fer | 0,10 % maximum | Limité pour protéger la conductivité et le comportement de formage |
| Phosphore | 0,01 % maximum | Maintenu faible car le phosphore dissous diminue la conductivité |
| Antimoine et bismuth | 0,005 % et 0,002 % maximum respectivement | Les traces fragilisent les joints de grains lors du travail à chaud |
| Total des autres impuretés | 0,2 % maximum | Plafond global des résidus |
La signification pratique de ce tableau est que le H96 est un laiton alpha propre et monophasé. Il n'y a pas de phase bêta à température ambiante ni de dispersion de plomb de décolletage, de sorte que le matériau se déforme par glissement de manière uniforme et peut être fortement réduit lors du laminage à froid avant de nécessiter un recuit. C’est la propriété pour laquelle la plupart des acheteurs paient lorsqu’ils la sélectionnent.
Propriétés mécaniques et formabilité
Les propriétés mécaniques dépendent fortement de l'état, et les minimums pertinents pour une forme et un état de produit spécifiques sont ceux imprimés dans la norme applicable en matière de bandes, feuilles, tiges, fils ou tubes. À l'état recuit, le matériau est mou et hautement ductile, et la réduction à froid augmente la résistance tout en réduisant l'allongement de la manière habituelle.
| Propriété | Valeur typique | Commentaire |
|---|---|---|
| Résistance à la traction, recuit | environ 205 - 260 MPa | Les exigences minimales commencent à 205 MPa pour l'état doux |
| Allongement, recuit | environ 35 - 45 % | Les exigences minimales sont inférieures mais l'état doux est le plus ductile |
| Résistance à la traction, travail intense à froid | au-dessus de 400 MPa | La force augmente fortement avec la réduction du froid |
| Dureté, recuit | environ 60 - 80 HV | Augmente avec le travail à froid, utilisé comme valeur de contrôle d'atelier- |
| Conductivité électrique | Élevé pour un laiton, bien supérieur aux qualités riches en zinc- | Une conséquence de la teneur en cuivre de 95 % |
La formabilité est le point fort. Le H96 se plie, se bride, s'étire et se tamponne facilement, et sa fine structure monophasée - donne une surface lisse après formage et polissage. Les opérations d'emboutissage profond et de frappe qui fissureraient un laiton au plomb sont monnaie courante dans H96. Pour les pièces frappées ou gaufrées, la teneur élevée en cuivre préserve également la couleur de la face finie, c'est pourquoi cette qualité est traditionnelle dans la monnaie et dans la ferronnerie décorative.
Traitement thermique et plages de travail
Le H96 n'est pas durci par traitement thermique. Tout le renforcement provient d'un travail à froid et le traitement thermique est utilisé pour le ramollissement, pour soulager les contraintes et pour préparer le matériau à une réduction ultérieure du froid. Les plages recommandées sont indiquées ci-dessous comme fenêtre de travail généralement appliquée en production.
Travail à chaud : effectué approximativement entre 775 et 850 degrés Celsius, où l'alliage est suffisamment mou pour être laminé ou extrudé, avec la température de finition maintenue au-dessus de la limite inférieure pour éviter les fissures.
Recuit doux : environ 540 à 600 degrés Celsius, qui recristallise la structure travaillée à froid et restaure sa pleine ductilité pour un formage ultérieur.
Soulagement des contraintes : environ 200 degrés Celsius, utilisé sur les pièces finies pour éliminer les contraintes internes laissées par le pliage, l'emboutissage ou l'usinage sans modifier les propriétés mécaniques.
Deux précautions pratiques s’appliquent. Premièrement, le recuit sous atmosphère réductrice est simple car le H96 ne contient pas d'oxygène sous forme d'oxyde cuivreux lorsqu'il a été correctement désoxydé lors de la fusion ; lorsque le matériau n'est pas complètement désoxydé, l'oxyde résiduel peut provoquer des cloques en surface après un recuit brillant. Deuxièmement, un recuit excessif-produit une croissance excessive des grains, qui se manifeste par une surface de peau d'orange-après le formage et par une perte de résistance à la fatigue en service. La taille des grains est donc généralement précisée parallèlement aux propriétés mécaniques et vérifiée par examen métallographique.
Applications typiques
Le H96 est sélectionné lorsque la conductivité, la formabilité, l'apparence et une surface non-magnétique et résistante à la corrosion-sont nécessaires en même temps :
Pièces électriques et électroniques : bornes conductrices, composants de relais et de commutateurs, coques de connecteurs, bases de blindage et de dissipateur thermique-.
Quincaillerie architecturale et décorative : meubles de portes, garnitures de plomberie, écussons, moulures décoratives, plaques signalétiques et revêtement.
Monnaie, médailles et insignes, où la couleur et le comportement de frappe d'un alliage à haute teneur en cuivre sont requis.
Ingénierie générale : pièces frappées à froid, rivets, joints, œillets, éléments structurels soudés, pièces d'instruments et mailles filtrantes.
Tubes et tuyaux pour raccordements de plomberie d'eau douce et pour éléments de transfert de chaleur dans les appareils électroménagers.
Limites et notes de sélection
Le H96 n’est pas un alliage d’eau de mer. Sa teneur en zinc est faible, il ne subit donc pas la dézincification qui affecte les laitons à haute teneur en zinc, mais il lui manque également l'ajout d'étain qui confère aux laitons navals et aux alliages de l'amirauté leur résistance aux attaques de chlorure. Pour le service saumâtre ou marin, les qualités de roulements en étain-ou en aluminium-sont le bon choix, et l'acheteur ne doit pas remplacer le H96 sur la seule base de sa teneur élevée en cuivre.
L'usinabilité est l'autre limitation. Sans plomb et avec une structure monophasée-, le H96 produit des copeaux continus et un bord accumulé-à moins qu'il ne soit utilisé avec un outil pointu, des angles de coupe généreux et un lubrifiant approprié. Lorsqu'une pièce doit être produite principalement par usinage, un laiton au plomb de décolletage -est la nuance appropriée, et le H96 doit être réservé aux pièces formées, étirées ou frappées. Le brasage et le brasage tendre sont tous deux simples et la teneur élevée en cuivre donne un bon mouillage et un joint à faible résistance électrique.
FAQ
Q : Quelle est la différence entre le H96 et le cuivre pur ?
Le H96 est un alliage de cuivre-zinc contenant environ 95 à 97 % de cuivre. Il est donc plus résistant et plus dur que le cuivre pur et conserve mieux sa forme en service. Le cuivre pur a une conductivité plus élevée et une meilleure ductilité, mais une résistance bien inférieure.
Q : De quelle couleur est le laiton H96 ?
Parce que la teneur en cuivre est élevée et la teneur en zinc faible, l'alliage a une couleur rouge doré clair qui se rapproche de l'apparence du cuivre, nettement différente du jaune pâle d'un laiton 60/40.
Q : Le H96 peut-il être durci par traitement thermique ?
Non. L’alliage est monophasé et ne peut pas être renforcé par trempe ou vieillissement. La résistance est développée par écrouissage et le traitement thermique est utilisé uniquement pour le recuit et le soulagement des contraintes.
Q : Le H96 est-il adapté au service d’eau de mer ?
Ce n'est pas recommandé. La résistance à l'eau de mer nécessite des alliages contenant de l'étain-tels que les laitons navals ou les qualités amirauté. Le H96 est mieux utilisé dans les environnements d’eau douce, intérieurs et secs.
Q : Quelles sont les températures de recuit et de travail à chaud ?
Le recuit doux est normalement effectué entre 540 et 600 degrés Celsius et le travail à chaud entre 775 et 850 degrés Celsius, avec une relaxation des contraintes à basse température à environ 200 degrés Celsius pour les pièces finies.
Q : Le H96 est-il en usinage gratuit ?
Non. Il ne contient aucun ajout délibéré de plomb et a une structure monophasée-, il forme donc de longs copeaux. Pour l'usinage à grande vitesse-, un laiton de coupe libre au plomb-doit être sélectionné à la place.
