Aluminium AGS : propriétés mécaniques

L’aluminium AGS, plus connu sous les désignations 6xxx comme 6060, 6063 ou 6082, s’est imposé comme un matériau de référence pour les profilés extrudés, les barres et les tubes de construction. Si vous travaillez en menuiserie aluminium, en mécano-soudure, en chaudronnerie ou en conception de structures légères, la compréhension fine de ses propriétés mécaniques conditionne directement la durabilité, la sécurité et le coût de vos projets. Entre résistance à la traction, aptitude au soudage, comportement en fatigue ou capacité d’anodisation décorative, l’AGS offre un compromis rare entre performances et prix. Encore faut-il maîtriser les nuances, les états métallurgiques et l’influence des traitements thermiques pour exploiter tout son potentiel.

Composition chimique de l’aluminium AGS et normalisation (EN 573, EN 1706)

Le terme industriel AGS désigne généralement les alliages d’aluminium de la famille 6000, de type AlMgSi (aluminium-magnésium-silicium), optimisés pour l’extrusion de profilés. La composition chimique est encadrée par la norme EN 573-3 pour les produits corroyés et par la norme EN 1706 pour les alliages de fonderie. Dans un rond en barre ou une tige, comme un Diamètre Ø6 Aluminium 6060 (AGS) Rond en Barre / Tige, le magnésium et le silicium sont ajustés pour former le composé durcissant Mg₂Si après traitement thermique, tout en conservant une excellente aptitude à l’anodisation.

Alliages AGS courants : AGS 6060, AGS 6063, AGS 6082, AGS 7075

Les nuances les plus répandues dans la gamme AGS sont associées à des applications bien typées. L’AGS 6060 (équivalent EN AW-6060) est l’alliage emblématique de la menuiserie métallique et des profilés décoratifs. L’AGS 6063 est très proche, avec une teneur en silicium légèrement différente, ce qui améliore encore la coulabilité et la finesse de surface des profilés extrudés. L’AGS 6082 (EN AW-6082) ajoute du manganèse pour gagner en caractéristiques mécaniques et se retrouve davantage en structures sollicitées ou en chaudronnerie. L’alliage 7075, parfois intégré commercialement dans les gammes AGS lourdes, appartient toutefois à la famille 7000 (Al-Zn-Mg) et vise des niveaux de résistance comparables à certains aciers, au prix d’une aptitude au soudage plus délicate.

Un profil standard de barre en Aluminium 6060 (AGS) à la découpe illustre bien cette logique de gamme : nuance stable, composition contrôlée, extrusion optimisée pour les besoins des gammistes de menuiserie et de la tôlerie industrielle.

Rôle du magnésium, silicium, cuivre et manganèse sur les propriétés mécaniques

Le couple magnésium/silicium est au cœur du comportement mécanique des alliages AGS. En solution solide après trempe, ces éléments forment par précipitation contrôlée le composé Mg₂Si, responsable du durcissement structural en états T5 et T6. Plus le rapport Mg/Si est proche de la stœchiométrie de Mg₂Si, plus le potentiel de résistance mécanique est élevé. Le manganèse, présent notamment dans l’AGS 6082 (jusqu’à 1,0 %), affine la microstructure, augmente la limite d’élasticité et améliore le comportement en fatigue, particulièrement utile pour les structures soudées.

Le cuivre apporte un gain important de résistance, comme dans certains alliages 6xxx Cu-bearing ou dans la famille 2xxx, mais dégrade la résistance à la corrosion et l’aptitude à l’anodisation. C’est la raison pour laquelle les alliages AGS utilisés pour la menuiserie, la chaudronnerie ou l’usage alimentaire restent généralement exempts de cuivre ou le limitent à moins de 0,10 %. À l’inverse, une teneur contrôlée en impuretés (Fe, Si excédentaire) améliore la stabilité de surface mais peut nuire à la ténacité si elle n’est pas maîtrisée.

États métallurgiques (tempers) AGS : F, O, T4, T5, T6, T66

La norme EN 515 définit les états métallurgiques, ou tempers, essentiels pour comprendre les propriétés mécaniques effectives d’un profilé AGS. L’état F correspond à un état « tel que fabriqué » sans contrôle particulier du traitement thermique. L’état O désigne un matériau recuit, à faible résistance mais à ductilité maximale. Les états T4, T5, T6 et T66 concernent les alliages trempants : T4 après mise en solution et vieillissement naturel, T5 après trempe depuis l’extrusion et revenu, T6 après mise en solution, trempe et vieillissement artificiel complet, T66 pour un durcissement optimisé avec une résistance supérieure à l’état T6 de base.

Pour un même alliage AGS, la différence entre un état O et un état T6 peut plus que doubler la limite d’élasticité, tout en divisant presque par deux l’allongement à rupture.

En pratique, la menuiserie architecturale utilise presque exclusivement des profilés AGS 6060 ou 6063 en état T5 ou T6, tandis que la mécano-soudure exige parfois des états plus doux (T4) pour limiter les risques de fissuration lors de la mise en forme.

Correspondances entre désignations industrielles AGS et normes européennes/ISO

Les désignations commerciales AGS coexistent avec les désignations normalisées EN et ISO, ce qui impose de solides repères pour ne pas se tromper de nuance au moment du dimensionnement. Par exemple, AGS 6060 correspond à EN AW-6060 et au numéro international AlMgSi 3.3206. AGS 6082 se traduit en EN AW-6082, également référencé comme AlSi1MgMn, très utilisé dans les applications structurelles. Les tableaux normalisés de la norme EN 573-3 fournissent ces correspondances, de même que les documents de nombreux distributeurs de barres rondes, carrées et méplates.

Pour un bureau d’études, l’enjeu est clair : associer le bon référentiel normatif (EN, ISO, parfois AA) à chaque fiche matière utilisée dans les calculs selon l’Eurocode 9. Sans cette correspondance rigoureuse, la prise en compte des bonnes valeurs de résistance à la traction, de module élastique ou de limite de fatigue devient aléatoire et la sécurité de la structure s’en trouve fragilisée.

Propriétés mécaniques fondamentales de l’aluminium AGS

Résistance à la traction rm, limite d’élasticité rp0,2 et allongement A% des alliages AGS

Les propriétés mécaniques fondamentales de l’aluminium AGS se lisent d’abord à travers trois paramètres : la résistance à la traction Rm, la limite d’élasticité Rp0,2 et l’allongement à rupture A%. Un AGS 6060 T6 typique affiche une Rm de l’ordre de 190 à 230 MPa, une Rp0,2 autour de 150 à 190 MPa et un allongement A% voisin de 8–10 %. L’AGS 6082 T6 monte plus haut, avec une Rm proche de 300 MPa, une Rp0,2 de 250 MPa et un allongement de 8–9 %, ce qui le rend adapté aux structures plus fortement chargées.

Dans les applications structurales, la limite d’élasticité conditionne directement la vérification des états limites ultimes. Un choix judicieux de nuance (par exemple passer de 6060 à 6082 pour un profil de portée importante) permet souvent de réduire les sections ou de limiter le nombre de renforts, tout en respectant les contraintes admissibles définies par l’Eurocode 9.

Comportement en compression, cisaillement et dureté brinell (HB) des profils AGS

Contrairement à certains matériaux fragiles, l’aluminium AGS présente un comportement assez symétrique traction/compression dans le domaine élastique. La résistance en compression reste proche de la Rm en traction, mais le risque majeur devient le flambement pour les éléments longs et élancés. En cisaillement, la résistance caractéristique se situe classiquement à environ 0,6 fois la limite d’élasticité en traction, valeur à confirmer dans les tableaux normatifs pour chaque nuance et état.

La dureté Brinell, souvent notée HBW, constitue un indicateur pratique de niveau de durcissement. Un AGS 6082 T6 affiche typiquement une dureté de l’ordre de 89–95 HB, contre 60–70 HB pour un 6060 T5. Pour vous, technicien ou ingénieur, une simple mesure de dureté permet de vérifier la bonne exécution d’un traitement thermique de revenu et de détecter un éventuel sous-durcissement.

Module d’élasticité, limite de fatigue et ténacité en rupture (KIC) des nuances AGS

Le module d’élasticité de l’aluminium AGS se situe autour de 70 GPa, soit environ un tiers de celui d’un acier de construction classique (~210 GPa). Concrètement, pour une même charge, une poutre en AGS fléchira environ trois fois plus qu’une poutre en acier de même géométrie. Compensez-vous cette souplesse par une section plus importante ou par un profil creux à fort moment d’inertie ? C’est tout l’enjeu de la conception de structures légères.

La limite de fatigue des alliages AGS, pour des charges alternées de l’ordre de 10⁷ cycles, se situe entre 35 et 80 MPa selon la nuance et l’état (valeurs indicatives), avec un avantage net pour les nuances plus résistantes comme 6082 T6, surtout lorsqu’elles sont utilisées en profilés extrudés de qualité. La ténacité en rupture K_IC, sans atteindre celle d’aciers spéciaux, reste suffisante pour la majorité des structures de bâtiment, à condition de limiter les concentrations de contraintes et les entailles vives, particulièrement après soudage.

Influence de l’orientation fibreuse et de la microstructure sur la résistance mécanique

Lors de l’extrusion ou du laminage, l’aluminium AGS développe une orientation fibreuse de sa microstructure, avec des grains allongés dans le sens de déformation. Cette anisotropie impacte la résistance en traction, mais aussi la résistance à la fissuration et la fatigue. À titre d’exemple, un profilé extrudé AGS 6060 présentera souvent une résistance légèrement supérieure dans le sens longitudinal par rapport au sens transverse, phénomène à prendre en compte lors du découpage ou de la mise en œuvre.

Plus la microstructure est fine, homogène et dépourvue de précipités grossiers ou de ségrégations, plus la résistance en fatigue et la ténacité en rupture sont élevées.

Pour optimiser la microstructure, les industriels ajustent les paramètres de solidification, de déformation à chaud et de refroidissement contrôlé. Un recuit mal maîtrisé ou un surrevenu peut entraîner une croissance des grains et une diminution significative de Rp0,2, parfois de plus de 20 %, ce qui justifie des contrôles rigoureux en production.

Influence des traitements thermiques sur les performances mécaniques de l’AGS

Tempérage et revenu (T5, T6) : précipitation Mg2Si et durcissement structural

Les alliages AGS de la famille 6000 appartiennent aux alliages trempants, à durcissement structural. Le cycle typique comprend une mise en solution (solubilisation des éléments d’alliage) à haute température, suivie d’une trempe rapide puis d’un revenu, naturel ou artificiel. En état T5, la trempe a lieu à la sortie de la filière d’extrusion, puis la pièce vieillit artificiellement à une température modérée pour faire précipiter Mg₂Si sous forme fine et dispersée.

En état T6, une mise en solution séparée précède la trempe puis le revenu est optimisé pour obtenir une taille de précipités équilibrant dureté, résistance et ductilité. La précipitation contrôlée de Mg₂Si agit comme un réseau de micro-renforts, comparable à des « micros-ressorts » empêchant les dislocations de se déplacer librement, ce qui augmente la limite d’élasticité et la dureté HB.

Vieillissement naturel vs vieillissement artificiel des alliages AGS 6060 et 6063

Après trempe, un AGS 6060 ou 6063 à l’état T4 vieillit naturellement à température ambiante. Les propriétés mécaniques évoluent alors sur plusieurs jours voire plusieurs semaines, avec une augmentation progressive de Rp0,2. Ce vieillissement naturel offre l’avantage d’une bonne ductilité initiale pour les opérations de cintrage ou de mise en forme, suivie d’un durcissement différé.

Le vieillissement artificiel, utilisé pour les états T5 et T6, consiste à maintenir le matériau à une température contrôlée (généralement entre 160 et 200 °C) pendant un temps précis. Ce procédé stabilise plus rapidement les caractéristiques mécaniques et réduit la dispersion des valeurs. Dans l’industrie de la menuiserie, cette maîtrise du « timing » de vieillissement évite les surprises lors des essais de résistance au vent ou des tests de tenue mécanique des façades rideaux.

Impact des cycles thermiques de soudage TIG/MIG sur la zone affectée thermiquement (ZAT)

Le soudage TIG ou MIG des alliages AGS modifie fortement la microstructure dans la zone affectée thermiquement (ZAT). Pour un 6060 T6 ou un 6082 T6, la température élevée localement provoque une sur-solubilisation puis un surrevenu, entraînant une chute de Rp0,2 et de Rm dans la zone proche de la soudure. Les études industrielles montrent couramment une réduction de 30 à 50 % de la limite d’élasticité dans la ZAT par rapport au métal de base non soudé.

Dans la pratique, le dimensionnement des assemblages soudés doit considérer ces valeurs dégradées, souvent précisées dans les annexes de l’Eurocode 9 ou dans les fiches techniques des producteurs. Un bon choix de métal d’apport, une limitation de l’apport thermique et une conception évitant les sacoches de contraintes permettent de réduire les risques de fissuration et d’améliorer la tenue en fatigue des cordons de soudure.

Contrôle industriel des traitements thermiques : fours, courbes de montée en température et recuit

Pour garantir des propriétés mécaniques reproductibles, les industriels de l’aluminium AGS utilisent des fours à convection forcée ou à gaz, pilotés par des courbes de montée en température précisément calibrées. La mise en solution impose typiquement une excursion autour de 530–550 °C pour les alliages 6xxx, avec un maintien suffisant pour homogénéiser la solution solide, suivi d’une trempe rapide par eau, air ou brumisation.

Un écart de seulement 10 à 15 °C sur la température de revenu peut faire varier la dureté Brinell de plusieurs points HB, avec un impact direct sur la résistance à la traction et la limite d’élasticité.

Les recuits complets ou partiels (états O, H111, etc.) sont également utilisés pour détendre les contraintes internes issues de l’extrusion ou du cintrage. Un contrôle méticuleux des cycles thermiques, complété par des essais de traction et des mesures de dureté sur échantillons témoins, constitue une étape incontournable pour vous assurer que chaque lot de profilés AGS répond aux spécifications mécaniques exigées par les cahiers des charges.

Comportement mécanique de l’aluminium AGS en conditions réelles

Résistance à la fatigue des profilés AGS dans les façades rideaux et menuiseries (ex. schüco, reynaers)

Dans les façades rideaux et les menuiseries de grandes marques, les profilés en aluminium AGS 6060 ou 6063 subissent des millions de cycles de charge dus au vent, aux dilatations thermiques et aux ouvertures/fermetures répétées. La résistance à la fatigue devient alors aussi critique que la résistance statique. Les essais en laboratoire montrent que des profilés 6060 T66 correctement extrudés et anodisés peuvent supporter des contraintes alternées représentatives du vent (typiquement 20–40 MPa) sur plus de 2×10⁶ cycles sans amorce de fissure significative.

Pour vous, concepteur de menuiseries, cela signifie qu’un bon choix de nuage de contraintes, associé à des sections de profilés adaptées et à des assemblages mécaniques bien conçus, permet de garantir une durée de vie supérieure à 30 ans, même en climat agressif. Les normes de produit pour fenêtres, portes et murs-rideaux intègrent désormais ces exigences de fatigue, renforcées par les retours d’expérience de chantiers emblématiques.

Comportement au fluage et à la relaxation sous charge constante à température modérée

À température ambiante et jusqu’à environ 80–100 °C, le fluage de l’aluminium AGS reste limité, surtout en comparaison des polymères ou de certains alliages de magnésium. Néanmoins, pour des charges quasi permanentes proches de la limite d’élasticité, une légère déformation différée peut apparaître sur plusieurs années. Dans les bâtiments soumis à des températures de façade pouvant dépasser 60 °C en plein soleil, cette question ne doit pas être négligée pour les profilés fins et élancés.

La relaxation des contraintes, notamment dans les assemblages boulonnés ou rivetés, peut être réduite en privilégiant des états T6 pour les pièces sollicitées et en limitant les températures de service. Pour des installations exposées en continu à des températures de 120–150 °C (certains environnements industriels), un alliage plus stable thermiquement, comme le 2618A, demeure préférable, mais dans le bâtiment courant, l’AGS 6060 ou 6082 conserve une tenue satisfaisante sur le long terme.

Tenue aux chocs et absorption d’énergie dans les structures AGS (garde-corps, ossatures légères)

Les structures en aluminium AGS doivent aussi résister aux chocs accidentels : impact d’un corps mou sur un garde-corps, heurt d’un engin léger sur une ossature, choc de maintenance sur une passerelle. La ténacité intrinsèque de l’AGS, associée à sa faible densité (environ 2,71 g/cm³), lui permet d’absorber une quantité d’énergie significative par plastification contrôlée avant rupture.

En situation de choc, un profilé creux extrudé se comporte souvent comme un « amortisseur » longitudinal, se déformant de façon progressive. Cette capacité est exploitée dans de nombreuses configurations : remplissages de garde-corps, rails de protection, ossatures modulaires d’équipements. Un dimensionnement rigoureux doit toutefois considérer les combinaisons d’actions dynamiques prévues par l’Eurocode, en intégrant un coefficient d’amplification dynamique approprié.

Effets du vieillissement environnemental : corrosion, cycles thermiques et UV sur les caractéristiques mécaniques

La résistance à la corrosion de l’aluminium AGS est globalement bonne, surtout pour les nuances 6xxx sans cuivre, à condition de respecter quelques règles de conception (évacuation de l’eau, isolation galvanique vis-à-vis de l’acier et du cuivre, choix adapté des fixations). En ambiance urbaine ou rurale, sans pollution sévère, la perte de section due à la corrosion reste souvent négligeable sur la durée de vie d’un bâtiment. En atmosphère marine ou industrielle agressive, l’anodisation ou la peinture poudre offrent une barrière supplémentaire indispensable.

• Les cycles thermiques jour/nuit et saisonniers induisent des dilatations différentielles, pouvant générer des contraintes secondaires.
• Les UV n’affectent pas directement l’aluminium, mais peuvent dégrader les joints et interfaces, modifiant le transfert d’efforts.
• Les milieux alcalins (pH > 9), comme certains bétons frais ou produits de nettoyage, peuvent attaquer l’alumine protectrice.

En intégrant ces facteurs dans la conception (choix de nuance AGS, type de finition de surface, épaisseur minimale), vous sécurisez les performances mécaniques sur plusieurs décennies, y compris dans des projets exigeants comme les fronts de mer ou les installations pétrochimiques légères.

Comparaison des propriétés mécaniques de l’aluminium AGS avec d’autres matériaux de construction

Pour évaluer la pertinence de l’aluminium AGS, une comparaison chiffrée avec l’acier de construction et le PVC rigide utilisé en menuiserie s’avère particulièrement instructive. Le tableau suivant synthétise quelques ordres de grandeur pour un AGS 6082 T6, un acier S235 et un PVC-U renforcé :

Matériau	Rm (MPa)	Rp0,2 (MPa)	Module E (GPa)	Densité (g/cm³)
Aluminium AGS 6082 T6	~300	~250	~70	2,71
Acier S235	~360	~235	~210	7,85
PVC-U renforcé	~50–60	~45	~3	1,40

Cette comparaison montre que, pour des structures équivalentes, un profil AGS permet un allègement de l’ordre de 50–60 % par rapport à l’acier, tout en conservant des résistances mécaniques comparables pour des sections correctement optimisées. En fabrication de menuiseries, cela se traduit par des ouvrants plus légers, plus faciles à manœuvrer, et par une réduction des charges sur les ancrages et la structure porteuse. Par rapport au PVC, l’AGS garantit une rigidité et une stabilité dimensionnelle nettement supérieures, en particulier sur de grandes portées ou en climat chaud.

En termes d’usinabilité, les alliages AGS des familles 6000 se situent dans le haut du tableau : les états T5/T6 se fraisent et se taraudent avec des vitesses de coupe élevées, à condition d’utiliser des outils adaptés. Des nuances comme 2011 ou 2030, plus spécifiques au décolletage, offrent encore de meilleures performances d’usinage, mais au prix d’une résistance à la corrosion et d’une aptitude à l’anodisation moindres.

Applications structurelles et dimensionnement des profilés AGS selon l’eurocode 9

Le dimensionnement des profilés AGS pour des structures de bâtiment et de génie civil repose sur l’Eurocode 9 (EN 1999), qui complète l’Eurocode 0 (bases de calcul) et l’Eurocode 1 (actions sur les structures). Les états limites ultimes (ELU) et les états limites de service (ELS) sont vérifiés en utilisant les valeurs caractéristiques de résistance R_k des alliages et de leurs états métallurgiques, divisées par des coefficients partiels de sécurité γ_M. Pour un AGS 6082 T6, par exemple, la résistance caractéristique en traction/flexion est de l’ordre de 260–300 MPa, mais la résistance de calcul f_d s’obtient en divisant par un coefficient typiquement proche de 1,25.

Le concepteur doit également tenir compte des phénomènes de flambement et de déversement pour les éléments comprimés ou fléchis, en utilisant des coefficients de réduction dépendant de la classe de section et du rapport de flambement. Les profilés extrudés en AGS offrent une grande liberté de forme (caissons, tubes, oméga, T, U, L), ce qui permet de combiner un moment d’inertie élevé avec une masse réduite. L’analogie avec une « aile creuse » d’avion est souvent parlante : la matière est placée là où elle est structurellement la plus utile, loin de la fibre neutre.

1. Choisir la nuance AGS (6060, 6063, 6082…) et l’état métallurgique (T5, T6) en fonction des sollicitations et des conditions environnementales.
2. Sélectionner un profil de section adapté (moment d’inertie, module de section) en tenant compte du module d’élasticité de l’aluminium.
3. Vérifier les ELU (traction, compression, flexion, cisaillement, flambement) et les ELS (flèches, vibrations) selon l’Eurocode 9.

Les applications structurelles couvrent désormais un spectre très large : garde-corps, passerelles piétonnes, charpentes légères, ossatures de bardage, structures de photovoltaïque, racks industriels. Dans chacune de ces configurations, la connaissance précise des propriétés mécaniques de l’aluminium AGS, des effets de la soudure, de l’anodisation et du vieillissement environnemental permet de concevoir des solutions à la fois légères, durables et économiquement compétitives. Pour vous, cette maîtrise constitue un véritable levier de performance, autant technique que commercial.