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Alliages & Matériaux · 19 mai 2026
Propriétés mécaniques des alliages zamak : guide technique pour le moulage sous pression
Résistance, dureté, allongement et comportement des alliages ZP3, ZP5, ZP2 et ZP8 : données EN 12844 et ASTM B86 pour choisir le bon alliage en fonderie zamak sous pression.
Le choix d’un alliage zamak pour le moulage sous pression ne peut se faire sans une connaissance approfondie de ses propriétés mécaniques : résistance à la traction, dureté, allongement, résilience et comportement au fluage (creep) sont les paramètres qui déterminent la faisabilité technique et la durée de vie d’une pièce moulée en service. Dans ce guide, nous analysons en détail les quatre alliages normalisés par la EN 12844 — ZP3, ZP5, ZP2 et ZP8 — en comparant leurs propriétés nominales, leur évolution dans le temps et les critères de sélection selon l’application visée.
Que désigne-t-on par propriétés mécaniques d’un alliage zamak moulé sous pression ?
Lorsque l’on parle de propriétés mécaniques d’une pièce en zamak, on se réfère à un ensemble structuré de grandeurs physiques mesurables selon des procédures normalisées, qui décrivent la réponse du matériau aux sollicitations statiques et dynamiques.
Résistance à la traction et limite d’élasticité
La résistance à la traction (Rm) est la contrainte maximale supportée par l’éprouvette avant rupture, exprimée en mégapascals (MPa) et mesurée selon EN ISO 6892-1. La limite d’élasticité à 0,2 % (Rp0.2) définit le seuil au-delà duquel le matériau subit une déformation plastique permanente : pour le ZP3 moulé sous pression, par exemple, zinc.org indique une valeur de référence de 220 MPa, utilisée dans les calculs de conception ainsi que pour les essais de fluage.
Allongement à la rupture et ductilité
L’allongement à la rupture (A%) quantifie la ductilité : un alliage à A% élevé tolère mieux les légères déformations plastiques locales (assemblages par frettage, par exemple) sans se fissurer. Les alliages zamak moulés sous pression présentent des valeurs d’A% généralement comprises entre 2 % et 10 % selon la composition et le vieillissement.
Dureté Vickers et Brinell
La dureté Vickers (HV) selon ISO 6507 et la dureté Brinell (HB) sont des mesures complémentaires de la résistance à la pénétration, corrélées à la résistance à l’usure et au comportement en présence de filetages, de portées de palier ou de surfaces glissantes.
Résilience et module d’élasticité
La résilience Charpy (énergie absorbée par une éprouvette entaillée jusqu’à rupture) et le module d’élasticité (E ≈ 85–90 GPa) complètent le tableau, décrivant respectivement la ténacité aux chocs et la rigidité structurelle.
Les quatre alliages zamak selon EN 12844 : ZP3, ZP5, ZP2, ZP8
L’acronyme ZAMAK est dérivé des noms allemands des quatre métaux composants : Zink (zinc), Aluminium (aluminium), MAgnesium (magnésium), Kupfer (cuivre). Cette famille d’alliages a été développée par la New Jersey Zinc Company en 1929 et est aujourd’hui standardisée en Europe par la norme EN 12844.
Composition chimique nominale
Les alliages ZP3, ZP5 et ZP2 partagent une teneur constante en aluminium de 4 %, tandis que le ZP8 se distingue par une teneur en aluminium de 8 %. Le cuivre est l’élément qui différencie les alliages à teneur en Al équivalente : absent dans le ZP3, autour de 1 % dans le ZP5 et le ZP8, jusqu’à 3 % dans le ZP2. Le magnésium est présent dans tous les alliages en teneurs minimes (0,02–0,06 %) afin d’inhiber la corrosion intergranulaire.
Dénominations équivalentes
| EN 12844 | Nom commercial EU | ASTM B86 (États-Unis) | ISO 301 |
|---|---|---|---|
| ZP3 | Zamak 3 | AG40A / Zamak 3 | ZnAl4 |
| ZP5 | Zamak 5 | AC41A / Zamak 5 | ZnAl4Cu1 |
| ZP2 | Zamak 2 | AC43A / Zamak 2 | ZnAl4Cu3 |
| ZP8 | — | ZA-8 (famille ZA, distincte) | ZnAl8Cu1 |
Note technique : le ZP8 européen ne correspond à aucun alliage Zamak de la norme ASTM. Son équivalent nord-américain est le ZA-8, qui appartient à la famille ZA-alloys, distincte et séparée de la famille ZAMAK. Il convient d’éviter la désignation impropre « Zamak 8 » lors de la rédaction des spécifications.
EN 1774 et impuretés critiques
La EN 12844 régit la composition des pièces moulées ; la EN 1774 régit quant à elle les lingots d’entrée, avec des tolérances plus restrictives afin de laisser au fondeur des marges de variation de procédé. Les impuretés critiques — plomb, cadmium, étain et silicium — doivent rester en deçà de seuils très bas : lorsque les limites sont dépassées, on observe des phénomènes de fragilisation, de corrosion intergranulaire et, dans les cas les plus graves, le phénomène dit de « zinc pest ». C’est pourquoi les alliages zamak disponibles chez Micrometal font l’objet d’une vérification de composition sur chaque lot, conformément à la certification ISO 9001.
Tableau comparatif des propriétés mécaniques nominales à 20 °C
Les valeurs ci-dessous sont indicatives et se réfèrent à la EN 12844 (tableau des Nominal Properties) ainsi qu’aux données zinc.org pour des pièces moulées sous pression d’épaisseur 2 mm, mesurées 5 à 8 semaines après coulée.
| Propriété | ZP3 | ZP5 | ZP2 | ZP8 |
|---|---|---|---|---|
| Rm – Résistance à la traction (MPa) | ~280 | ~330 | ~360 | ~370 |
| Rp0.2 – Limite d’élasticité (MPa) | ~220 | ~250 | ~280 | ~290 |
| A% – Allongement (%) | 10 | 7 | 5 | 8 |
| Dureté Brinell (HB) | ~82 | ~92 | ~100 | ~103 |
| Résilience Charpy (J) | ~58 | ~65 | ~50 | ~42 |
| Module d’élasticité E (GPa) | ~85 | ~85 | ~85 | ~86 |
Hiérarchie de dureté et résistance à l’usure
La hiérarchie de dureté suit l’ordre ZP2 ≈ ZP8 > ZP5 > ZP3 : le ZP2 et le ZP8 sont classés comme alliages « heavy duty » pour les applications sévères. La résistance à l’usure suit la même logique que la dureté, faisant de ces deux alliages les candidats naturels pour les pièces zamak moulées sous pression à usage intensif, soumises à des sollicitations continues de frottement ou d’impact.
Sensibilité à l’entaille et module d’élasticité
La résilience Charpy décroît à mesure que la teneur en cuivre augmente : le ZP3 est l’alliage le plus tenace, le ZP8 le plus sensible à l’entaille. Le module d’élasticité est en revanche pratiquement constant (~85 GPa), ce qui rend les quatre alliages équivalents en termes de rigidité structurelle à géométrie égale — un aspect utile lors du choix des spécifications techniques des matériaux.
Vitesse de refroidissement et épaisseur de paroi : le rôle de la chambre chaude
Les propriétés mécaniques d’une pièce moulée sous pression ne dépendent pas uniquement de l’alliage, mais aussi — de façon significative — des conditions de procédé. Comme le documente zinc.org (Engineering Properties – Mechanical Properties), un refroidissement rapide en moule produit une structure à grain fin qui maximise la résistance à la traction et la dureté.
Parois minces = grain fin = résistance accrue
Les sections à paroi mince, se refroidissant plus vite, présentent des valeurs de Rm et de dureté proportionnellement supérieures à celles des sections épaisses de la même pièce. C’est précisément pour cette raison que les valeurs nominales EN 12844 se réfèrent à des éprouvettes d’épaisseur standard de 2 mm : des épaisseurs plus importantes entraînent une réduction progressive des performances mécaniques caractéristiques.
Moulage sous pression à chambre chaude : le procédé idéal pour le zamak
La basse température de fusion du zamak (~385 °C, contre ~1 500 °C pour l’acier) permet l’emploi du procédé de moulage sous pression à chambre chaude, dans lequel le piston d’injection est immergé directement dans le bain fondu. Cela se traduit par des cycles rapides — jusqu’à environ 1 000 coups/heure avec des moules conventionnels — et par des vitesses de refroidissement élevées, condition nécessaire pour obtenir les propriétés mécaniques de référence.
Micrometal opère depuis 1991 à Erbusco (Brescia, Italie) avec un parc de 11 machines, toutes à chambre chaude, de 20 à 90 tonnes de force de fermeture — une configuration qui garantit l’expression optimale des propriétés mécaniques des quatre alliages de la famille ZAMAK pour ses clients européens et internationaux.
Vieillissement et stabilité des propriétés dans le temps
Les alliages zamak moulés sous pression ne sont pas des matériaux « figés » immédiatement après la coulée : dans les semaines et les mois suivants, des transformations microstructurales (décomposition des phases métastables) modifient leurs propriétés mécaniques.
Comportement du ZP3, du ZP5 et du ZP8
Pour ces trois alliages, le vieillissement naturel à température ambiante entraîne une réduction progressive de Rm et de la dureté ainsi qu’une augmentation de l’allongement A%. Le phénomène se stabilise après quelques mois et explique pourquoi les valeurs nominales EN 12844 sont référencées à des mesures effectuées entre 5 et 8 semaines après coulée : un compromis représentatif de la durée de vie en service du composant.
Le cas particulier du ZP2
Le ZP2 présente un comportement inverse : l’allongement diminue dans les premières semaines et les premiers mois de vieillissement, avant de remonter lentement sur le long terme. Cet aspect doit être soigneusement pris en compte dans les applications où la ductilité initiale est critique (assemblages avec déformation plastique contrôlée, par exemple).
Stabilité dimensionnelle
La stabilité dimensionnelle des pièces zamak moulées sous pression est maximale pour le ZP3, qui conserve mieux que les autres les cotes critiques dans le temps. C’est pourquoi le ZP3 est souvent privilégié pour les composants de précision (instrumentation, capteurs).
Résistance au fluage (creep) des alliages zamak
Le fluage est la déformation plastique progressive d’un matériau soumis à une charge constante sur une longue durée, même à des niveaux de contrainte inférieurs à la limite d’élasticité. C’est un paramètre critique pour les composants soumis à un chargement statique continu (supports, vis moulées, logements de filetage permanents, par exemple).
Hiérarchie des alliages en termes de résistance au fluage
Les données zinc.org indiquent la hiérarchie de résistance au fluage suivante : ZP8 ≈ ZP2 > ZP5 > ZP3. Le ZP3 est donc l’alliage le moins performant sous charge prolongée, et son utilisation pour des composants soumis à une charge prolongée requiert une attention particulière.
Règle pratique d’extrapolation
Une règle opérationnelle utile en phase de conception : en l’absence de données spécifiques de fluage pour le ZP5, il est possible d’utiliser les données du ZP3 comme référence en ajoutant 10 °C à la température considérée. Le ZP2 présente un comportement globalement équivalent à celui du ZP8.
Limites d’essai et sensibilité thermique
Les essais accélérés de fluage sur les alliages zamak doivent respecter deux contraintes : contrainte appliquée inférieure à 50 MPa et température d’essai inférieure à 150 °C. Les valeurs nominales à 20 °C ne sont pas extrapolables à des températures de service supérieures à 70–80 °C sans calcul spécifique de fluage.
Exemple applicatif
Sur une pièce en ZP3 avec Rp0.2 = 220 MPa, la charge maximale admissible pour un essai de fluage accéléré (limite 50 MPa) correspond à environ 23 % de la limite d’élasticité. Pour les applications à usage intensif au-delà de 80 °C, il est préférable de se tourner vers l’alliage ZP8 pour applications exigeantes.
Comparaison avec les matériaux alternatifs : aluminium, laiton, acier, technopolymères
Le choix du zamak comme matériau de moulage sous pression doit être évalué par rapport aux alternatives technologiquement comparables.
| Caractéristique | Zamak (ZP5) | Aluminium moulé sous pression | Laiton usiné | Technopolymère (PA66-GF) |
|---|---|---|---|---|
| Densité (kg/dm³) | 6,7 | ~2,7 | ~8,5 | ~1,4 |
| Rm typique (MPa) | ~330 | ~240 | ~400 | ~180 |
| Procédé | Chambre chaude | Chambre froide | Usinage par enlèvement de matière | Injection plastique |
| Productivité | Jusqu’à 1 000 coups/h | ~200–400 coups/h | Faible, soustractive | Élevée |
| Détail géométrique | Excellent | Bon | Limité | Excellent |
| Finition galvanique | Oui (Cu-Ni-Cr EN 12540) | Difficile | Oui | Non |
| Blindage EMI | Oui | Oui | Oui | Non |
Nous développons en détail les avantages du moulage zamak sous pression par rapport à l’aluminium : à géométrie égale, le procédé à chambre chaude garantit une productivité 2 à 3 fois supérieure, des détails géométriques plus fins (parois jusqu’à 0,5 mm), des filetages intégrés et des tolérances dimensionnelles NADCA plus serrées.
Par rapport au laiton usiné, le zamak élimine les pertes matière liées à l’usinage et permet des formes complexes net-shape. Par rapport aux technopolymères, il offre une résistance mécanique et thermique supérieure, un blindage électromagnétique efficace et — surtout — la possibilité d’appliquer des finitions galvaniques Cu-Ni-Cr décoratives et protectrices selon la EN 12540:2000.
Guide de sélection de l’alliage zamak selon l’application
Le choix raisonné de l’alliage zamak part toujours des exigences fonctionnelles du composant : niveau de sollicitation, température de service, besoins de stabilité dimensionnelle, présence de frottement ou d’impact.
Synthèse opérationnelle des quatre alliages
- ZP5 (Zamak 5) : choix standard européen pour la grande majorité des applications mécaniques génériques. Bon compromis entre résistance, dureté et ductilité ; idéal pour les serrures et composants de sécurité.
- ZP3 (Zamak 3) : stabilité dimensionnelle maximale à long terme, ductilité maximale, excellente aptitude au soudage et à la finition galvanique. Recommandé pour les composants de précision et les pièces d’aspect.
- ZP2 (Zamak 2) : dureté et résistance au fluage maximales ; attention à la réduction initiale de l’allongement par vieillissement. Adapté aux composants soumis à un chargement statique prolongé.
- ZP8 : alternative heavy duty avec résistance mécanique et au fluage comparables au ZP2, mais avec un meilleur maintien de l’allongement dans le temps.
Arbre de décision
flowchart TD
A[Exigence principale du composant] --> B{Charge statique prolongée
ou T > 80 °C ?}
B -- Oui --> C{Besoin de ductilité
lors de l'assemblage ?}
C -- Oui --> D[ZP8]
C -- Non --> E[ZP2]
B -- Non --> F{Stabilité dimensionnelle
de précision critique ?}
F -- Oui --> G[ZP3]
F -- Non --> H{Application mécanique
générique ?}
H -- Oui --> I[ZP5 - standard européen]
H -- Non --> J{Frottement /
usure élevée ?}
J -- Oui --> E
J -- Non --> IL’accompagnement technique Micrometal
La sélection optimale de l’alliage est rarement univoque : le plus souvent, l’équilibre entre résistance, coût, état de surface et stabilité dimensionnelle nécessite un échange technique avec le fondeur dès la phase de développement produit. Le service de codesign et d’ingénierie des pièces moulées sous pression de Micrometal accompagne le concepteur depuis la validation du matériau jusqu’à la mise au point des finitions de surface — y compris la sous-couche cuivre undercoat de 2 à 5 μm suivie du cuivre acide et du nickel, obligatoire avant chromage pour éviter l’attaque du nickel sur le zinc, conformément aux standards NADCA et zinc.org.
Trente ans d’expérience dans le moulage sous pression à chambre chaude des quatre alliages EN 12844, un parc machines complet de 20 à 90 tonnes et un système qualité ISO 9001 en place depuis 1991 font de Micrometal un interlocuteur technique fiable pour la spécification des propriétés mécaniques en phase de conception. Pour une évaluation ciblée de votre composant, vous pouvez demander une consultation technique directement auprès de notre bureau d’études.