Formation de couche de blocage
La formation de couche de blocage est l'apparition de phases intermétalliques fragiles (par ex. Fe2Al5) directement dans la zone de liaison lorsque l'aluminium et l'acier fondent brièvement lors du soudage. Cette couche dure et sujette aux fissures sépare les deux matériaux et casse immédiatement sous charge.
Mécanisme physico-chimique
À l'interface entre l'aluminium liquide et l'acier solide, les atomes de fer et d'aluminium diffusent les uns dans les autres. Lors du refroidissement, des phases intermétalliques fragiles comme FeAl3 ou Fe2Al5 se forment. Ces phases ont une structure cristalline très ordonnée sans plans de glissement et atteignent des duretés jusqu'à 1000 HV. L'épaisseur de la couche augmente de façon exponentielle avec la température et le temps de contact. Un refroidissement rapide fige une couche mince mais dure.
Pertinence métallurgique et risques en soudage
La couche fragile n'a pratiquement aucune déformabilité. Sous les contraintes de retrait lors du refroidissement, des fissures s'ouvrent immédiatement le long de la couche. La liaison échoue même sous une faible charge. À partir d'une épaisseur de couche d'environ 10 µm, toute la soudure devient inutilisable. La dilatation thermique différente de l'aluminium et de l'acier crée des contraintes supplémentaires. Des pores peuvent se former si des oxydes ou de l'humidité sont piégés dans la zone de liaison.
Pratique d'atelier et instructions
La formation de la couche barrière ne peut être minimisée, pas complètement évitée. Garde le temps de contact du bain de fusion sous 0,5 secondes. Limite l'apport de chaleur avec un arc court, une vitesse de soudage élevée et un courant faible. L'objectif est une épaisseur de couche intermétallique inférieure à 5 µm. Utilise des pièces de transition en aluminium-acier plaqué par explosion, ou emploie le soudage par friction ou le soudage laser avec un contrôle précis de l'énergie. Nettoie soigneusement les surfaces à souder et enlève les couches d'oxyde. Évite de préchauffer l'acier, car la chaleur accélère la diffusion.