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Aciers spéciaux
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Les laitons

Alliages Cuivre Zinc (CuZn): les laitons

 

Les laitons sont des alliages de cuivre et de zinc aux proportions variables avec parfois des additions d’autres éléments comme le plomb. La teneur en zinc varie de 15 à 40%. Sa densité est de 8.47. Le laiton est facilement usinable mais relativement fragile. Il est très malléable (A% jusqu’à 50%).

 

Il est utilisé notamment dans le domaine du décolletage (fabrication de petites pièces tournées en très grandes séries) et dans le domaine du matriçage à chaud.

 

60% des barres laiton sont utilisées dans le domaine de la robinetterie industrielle (raccords, valves, vannes…), le reste dans le domaine électrique, automobile, électronique, serrurerie, décoration (bijouterie, accessoires maroquinerie, quincaillerie...).

 

L’alliage de décolletage le plus courant est le CuZn40Pb3. L’alliage de matriçage le plus répandu, avec une température de matriçage de 750°, est le CuZn39Pb3 avec environ 58% de cuivre, 3% de plomb et le reste de zinc. Le laiton matricé offre de meilleures propriétés mécaniques que la fonderie. Le matriçage en creux permet la réalisation de formes complexes sans la contrainte de l’assemblage et avec une étanchéité parfaite pour le transport de fluides.

 

Notons également l’existence de laitons hautes résistance (HR) comme le CuZn23Al4 (UZ23A4) et le CuZn19Al6 (UZ19A6) avec une forte résistance à l’usure par frottement.

 

Les normes définissant le cuivre et les alliages de cuivre

 

Pas évident de s’y retrouver dans la désignation des cuivres et alliages de cuivre car des désignations nationales (AFNOR pour la France) sont encore utilisées par habitude alors que l’Europe représentée par le CEN (Comité européen de normalisation) a cherché à simplifier les normes pour faciliter le commerce européen.

 

Le système européen 

 

C’est la norme DIN (Deutsches Institut fur Normung) EN 1412 de mai 1996 qui définit le système européen de désignation numérique du cuivre et des alliages de cuivre. La désignation comporte 6 caractères (CW 614 N, CW 508 L…).

 

Prenons l’exemple du CW 614 N  connu également avec la désignation CuZn39Pb3. C’est le laiton de décolletage le plus utilisé.

 

La première lettre désigne le cuivre C, le W signifie corroyé (wrought en anglais), les chiffres de 000 à 999 qui suivent sont attribués de manière arbitraire. La dernière lettre, le sixième caractère, caractérise le type d’alliage :

 

L ou M : cuivre-zinc binaires

N ou P : cuivre-zinc-plomb

R ou S : cuivre-zinc complexes

 

Ainsi, dans notre exemple, la lettre N signifie cuivre-zinc (laiton) au plomb.

 

La norme européenne NF EN 12167 d’août 2011 Profilés et barres pour usages généraux définit la composition, les caractéristiques et les tolérances dimensionnelles du cuivre et des alliages de cuivre. Le CEN (comité européen de normalisation composé d’un président, d’une secrétaire et d’une trentaine de membres) révise régulièrement ces normes en supprimant certaines nuances ou en rajoutant de nouveaux matériaux en raison des exigences du marché (interdiction du plomb par exemple). 

 

L’Europe a défini de manière encore plus précise les laitons en proposant des normes pour:

  • les barres pour usages généraux (EN 12163)
  • les barres de décolletage (EN 12164 selon l'ancienne norme AFNOR NFA 51-302) 
  • les barres corroyées et brutes pour matriçage (EN 12165 selon l'ancienne norme AFNOR A 51-303)
  • les plaques, tôles, bandes et disques pour usages généraux (EN 1652 selon l'ancienne norme AFNOR NFA 51-201)
  • La désignation des états métallurgiques EN 1173

Ainsi les normes sont très nombreuses et aident à s’y retrouver en harmonisant les productions nationales pour faciliter les échanges entre les pays européens.

 

Les anciennes désignations françaises

 

Dans les anciennes désignations AFNOR , on distinguait 2 nuances de laiton:

 

-le laiton 1er titre avec 36% de zinc et 64% de cuivre sans plomb U-Z37

-le laiton 2ème titre également appelé Qualité Horlogerie avec 2% de plomb, 59% de cuivre, le reste de zinc. U-Z39Pb2.

 

Les caractéristiques de ces laitons 2ème titre étaient la déformation à chaud et l'usinabilité grâce au plomb. D' où les applications en micromécanique, en mécanique de précision, en horlogerie et en bijouterie. Ces laitons étaient vendus à l'état écroui 3/4  dur ou 4/4 dur, et pour réduire les déformations de la matière consécutive à l'usinage, on faisait un traitement de recuit de stabilisation. Aujourd'hui, on restreint l'utilisation du plomb.

 

Restriction du plomb

 

Par le règlement n°836/2012 de la Commission Européenne du 18 septembre 2012, la teneur en plomb est limitée à 0.05% dans toutes les parties des articles de bijouterie et d'horlogerie. Ces restrictions mises en place dans le cadre de REACH sont entrées en vigueur en octobre 2012 avec une application en octobre 2013. Si l'on trouve encore du laiton 2ème titre CuZn39Pb2 chez les stockistes-revendeurs, les nuances de laiton sans plomb se sont développées.

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