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Introduction générale

LES MÉTAUX FERREUX ET NON FERREUX

On distingue 2 grandes familles d’alliages : Les métaux ferreux et les non ferreux.

Les MÉTAUX FERREUX sont les fontes et les aciers ; il s’agit d’alliages de fer et de carbone associés à d’autres éléments.

Les fontes sont des alliages où le taux de carbone est élevé (2,5 à 4%). Il s’agit d’un matériau présentant de très bonnes propriétés d’utilisation mais peu d’élasticité à la traction. Cela tient à la présence du carbone sous forme de lamelles de graphite libre qui cristallise dans la matrice métallique, celles-ci créent des amorces de rupture entraînant une certaine fragilité : ces fontes sont dénommées fontes à graphite lamellaire. Pour améliorer leurs propriétés, on a recours à des éléments d’addition (nickel, chrome ...). Il s’agit alors de fontes dites alliées dont la teneur en carbone est généralement inférieure à 3%.

Un nouveau type de fontes est apparu depuis. Il s’agit des fontes à graphite sphéroïdal dont les caractéristiques dépassent celles de certains aciers, notamment en ce qui concerne leur résistance à la fatigue : cela tient au fait que dans ces fontes le graphite cristallise sous forme de petites sphères et non de lamelles. Ainsi, l’industrie automobile emploie des fontes à graphite sphéroïdal pour réaliser en grandes séries des pièces de sécurité (vilebrequins, supports de fusée de roue ...). L’adduction d’eau utilise des tuyaux en fontes à graphite sphéroïdal dont la résistance et l’élasticité permettent l’adaptation aux mouvements des terrains.

L’acier quant à lui est toujours principalement constitué d’alliages de fer et de carbone, mais dont la teneur en carbone est inférieure à 0,5%. On distingue trois principales familles d’aciers :

  • les aciers au carbone (0,15 à 0,45% de carbone),
  • les aciers faiblement alliés (moins de 6% d’éléments tels que le chrome, le nickel, le molybdène ...),
  • les aciers hautement alliés tels que les aciers inoxydables et les aciers réfractaires. Les domaines d’emploi sont essentiellement les matériels destinés aux transports ferroviaires, aux travaux publics, à la sidérurgie, à la production d’énergie (turbines) et au secteur nucléaire.

LES MÉTAUX NON FERREUX

Les métaux non ferreux sont ceux dont le fer n’est pas l’élément prédominant.
Ce sont principalement des alliages à base de cuivre, des alliages légers (aluminium), ultralégers (magnésium), et des alliages à base de zinc ; mais il existe aussi un très grand nombre d’autres métaux non ferreux, tels que le titane, les super alliages, l’or, le plomb, l’étain, le platine, le tungstène, etc.

Le cuivre et les alliages cuivreux sont plus particulièrement recherchés pour leur facilité d’usinage, leurs qualités de résistance aux frottements et à la corrosion, pour leur conductibilité électrique et thermique, mais aussi pour leur bel aspect et leur agréable sonorité. Ces alliages sont surtout utilisés pour la robinetterie, la construction navale, les industries mécaniques et électriques, en sculpture et dans le domaine du campanile. Les principaux alliages obtenus à partir du cuivre sont le bronze (7 à 20% d’étain), le laiton (20 à 40% de zinc) et les cupro-aluminiums (9 à 12% d’aluminium).

Les alliages légers sont élaborés à partir d’aluminium et les ultralégers à partir de magnésium. Les alliages d’aluminium se répartissent en trois grandes classes : les alliages d’aluminium et de silicium (5 à 25% de silicium), d’aluminium et de cuivre (5 à 8% de cuivre), d’aluminium et de magnésium (3 à 6% de magnésium). Leur emploi est lié à leur légèreté (masse volumique : 2,7 g/cm3), leur conductibilité et leur résistance à la corrosion. Les domaines d’utilisation sont principalement l’industrie automobile, la construction électrique, les appareils ménagers, l’armement et les industries aéronautiques et spatiales.

Les alliages de zinc et le zamak sont caractérisés par leur facilité de mise en œuvre (bas point de fusion) et des propriétés mécaniques intéressantes qui s’adaptent bien à des fabrications en grandes séries de pièces aux tolérances dimensionnelles serrées. La production va des pièces pour la Hi-Fi et les téléphones portables aux flacons de parfum, en passant par la serrurerie, le matériel électrique et les composants automobiles.