Les métaux ferreux :
des alliages de fer et de carbone, associés à d’autres éléments

Les aciers : alliages de fer et de carbone (< 0,6%)

Les aciers sont des alliages de fer et de carbone dont le taux est en général inférieur à 0,6% présentant d'excellentes caractéristiques mécaniques. L'augmentation du pourcentage de carbone améliore la dureté, la résistance à la rupture, la limite élastique, la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure et la trempabilité, mais elle diminue la malléabilité, la résilience et la soudabilité.

Les aciers représentent environ 95% des métaux utilisés dans le secteur de la forge, contre 12% de ceux utilisés dans le secteur de la fonderie, et sont classés en 3 grandes familles principales

L’ajout d’éléments influence les caractéristiques mécaniques des pièces produites, par exemple :

- le Manganèse (Mn) : augmente la limite élastique, la trempabilité et la résistance à l’abrasion

- le Nickel (Ni) : augmente la résistance aux chocs et à la corrosion

- le Silicium (Si) : augmente la limite élastique

- le Tungstène (W) : augmente la résistance à l’usure et à la chaleur

- le Molybdène (Mo) : augmente la résistance à l’usure et à la chaleur

- le Vanadium (V) : augmente la résistance à l’usure et aux déformations

Des gammes de caractéristiques mécaniques étendues sont obtenues après traitement thermique.

Les fontes : des alliages de fer et de carbone (2,5 à 4%)

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%.

Les fontes à graphite sphéroïdal possèdent des caractéristiques qui 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.

Métaux non-ferreux :
alliages ne comprenant pas de fer, ou dans des proportions très faibles

Cuivres et alliages cuivreux

Le cuivre est le premier métal travaillé par l'homme avec l'or. Il est facile à travailler, ses alliages sont utilisés en forge comme en fonderie, et ses usages très diversifiés. On peut citer en principales caractéristiques une excellente résistance à la corrosion et très bonne conductibilité électrique.

Alliages légers et ultralégers

Les alliages légers sont élaborés à partir d’aluminium et les alliages ultra légers à partir de magnésium. Les principales propriétés de l'aluminium sont sa légèreté, sa bonne résistance à l'oxydation et sont excellente conductivité électrique et thermique.

Alliages de zinc et zamak

Les alliages de zinc sont le plus souvent alliés à l’aluminium (de 4 à 30%) et contiennent parfois de faibles additions de magnésium (de 0,012 à 0,06%) et de cuivre (jusqu’à 3%).

 Le plus couramment utilisé (95% du marché) est appelé zamak (zinc pur à 99,995%).

 Sa coulabilité et sa bonne pénétration en font un alliage adapté à la coulée sous-pression qui permet d’obtenir des pièces minces et/ou de configuration compliquée.

Les super-alliages

Ces alliages haute performance présentent d'excellentes résistances mécaniques, notamment en fatigue thermique, corrosion à chaud ou torsion