Les Métaux ferreux et non-ferreux
Les métaux ferreux :
Dans la construction mécanique et métallique, les matériaux employés sont d'une manière générale les métaux (fer, cuivre, aluminium) et leurs alliages. Leurs propriétés, très diverses, justifient leurs multiples emplois.
Le fer se rencontre dans la nature sous forme de minerai (mélange de carbonate ou d'oxyde de fer et de gangues terreuses).
Le fer véritablement pur est difficile à obtenir; il est d'autre part sans application pratique, sa seule qualité étant de résister à la corrosion.
Dans la construction mécanique et métallique, les matériaux employés sont d'une manière générale les métaux (fer, cuivre, aluminium) et leurs alliages. Leurs propriétés, très diverses, justifient leurs multiples emplois.
Le fer se rencontre dans la nature sous forme de minerai (mélange de carbonate ou d'oxyde de fer et de gangues terreuses).
Le fer véritablement pur est difficile à obtenir; il est d'autre part sans application pratique, sa seule qualité étant de résister à la corrosion.
Les fontes :
La fonte est un mélange de fer et de 2,5 à 5 % de carbone. Elle est obtenue par fusion et réduction du minerai dans un haut fourneau, à l'aide de carbone.
Elle est dure, cassante, résiste peu à la flexion et à la traction: Rr = 180 N/mm², mais se comporte très bien à la compression: Rr = 800 N/mm².
Elle fond à 1200°C, se moule parfaitement bien. Elle est utilisée pour les pièces de formes compliquées travaillant à la compression (poteaux, bâtis, etc.).
La fonte malléable est une fonte décarburée après fabrication. En éliminant le carbone par oxydation, on augmente l'élasticité et la résistance; on obtient des pièces moulées qui deviennent ainsi moins fragile (quincaillerie, serrurerie, grilles, pièces de machines agricoles).
La fonte est un mélange de fer et de 2,5 à 5 % de carbone. Elle est obtenue par fusion et réduction du minerai dans un haut fourneau, à l'aide de carbone.
Elle est dure, cassante, résiste peu à la flexion et à la traction: Rr = 180 N/mm², mais se comporte très bien à la compression: Rr = 800 N/mm².
Elle fond à 1200°C, se moule parfaitement bien. Elle est utilisée pour les pièces de formes compliquées travaillant à la compression (poteaux, bâtis, etc.).
La fonte malléable est une fonte décarburée après fabrication. En éliminant le carbone par oxydation, on augmente l'élasticité et la résistance; on obtient des pièces moulées qui deviennent ainsi moins fragile (quincaillerie, serrurerie, grilles, pièces de machines agricoles).
Les aciers :
L'acier est un mélange de fer et de 0 à 1% de carbone.
Il est obtenu par affinage de la fonte dans des fours (Martin, Thomas, Bessemer, électrique), par une oxydation d'une partie du carbone.
Il résiste bien à la traction, à la flexion, à la torsion. Il se forge vers 900°C et fond à 1500°C.
De 0 à 1%, le carbone augmente la dureté et la résistance du métal; il facilite la trempe, mais diminue sa malléabilité, et le rend fragile et peu soudable.
L'acier de moulage : l’acier se coule beaucoup plus mal que la fonte. Les difficultés proviennent du retrait du métal et des gaz qui se dégagent et qui provoquent des soufflures dans les pièces. On arrive cependant à le couler en ajoutant à l'acier un réducteur (aluminium ou silicium) et en prenant de grandes précautions (Rr = 60 kgp/mm² à l'extension).
La fonte aciérée est un mélange de fonte et de 25 à 30 % d'acier, qui se coule convenablement.
Moins cassants et plus résistants que la fonte, ces deux derniers produits sont utilisés pour fabriquer des pièces de formes compliquées devant être très résistantes (coulisseaux, bielles, bâtis de machines marine, etc.).
Les aciers spéciaux : en ajoutant à l'acier de faibles teneurs du certains métaux, les produits obtenus sont beaucoup plus sensibles aux traitements thermiques et on peut accroître considérablement plusieurs propriétés.
D'autres métaux, plus rares et d’un prix élevé, le tungstène, le molybdène, le vanadium, donnent une grande dureté après trempe et sont employés surtout dans la fabrication des outils.
Une classification conventionnelle des aciers est actuellement adoptée. Elle différencie les aciers non alliés qui ne contiennent que du fer et du carbone et ceux dit alliés qui ont fait l'objet d'une addition volontaire d'un autre métal.
L'acier est un mélange de fer et de 0 à 1% de carbone.
Il est obtenu par affinage de la fonte dans des fours (Martin, Thomas, Bessemer, électrique), par une oxydation d'une partie du carbone.
Il résiste bien à la traction, à la flexion, à la torsion. Il se forge vers 900°C et fond à 1500°C.
De 0 à 1%, le carbone augmente la dureté et la résistance du métal; il facilite la trempe, mais diminue sa malléabilité, et le rend fragile et peu soudable.
L'acier de moulage : l’acier se coule beaucoup plus mal que la fonte. Les difficultés proviennent du retrait du métal et des gaz qui se dégagent et qui provoquent des soufflures dans les pièces. On arrive cependant à le couler en ajoutant à l'acier un réducteur (aluminium ou silicium) et en prenant de grandes précautions (Rr = 60 kgp/mm² à l'extension).
La fonte aciérée est un mélange de fonte et de 25 à 30 % d'acier, qui se coule convenablement.
Moins cassants et plus résistants que la fonte, ces deux derniers produits sont utilisés pour fabriquer des pièces de formes compliquées devant être très résistantes (coulisseaux, bielles, bâtis de machines marine, etc.).
Les aciers spéciaux : en ajoutant à l'acier de faibles teneurs du certains métaux, les produits obtenus sont beaucoup plus sensibles aux traitements thermiques et on peut accroître considérablement plusieurs propriétés.
D'autres métaux, plus rares et d’un prix élevé, le tungstène, le molybdène, le vanadium, donnent une grande dureté après trempe et sont employés surtout dans la fabrication des outils.
Une classification conventionnelle des aciers est actuellement adoptée. Elle différencie les aciers non alliés qui ne contiennent que du fer et du carbone et ceux dit alliés qui ont fait l'objet d'une addition volontaire d'un autre métal.
Les métaux non-ferreux:
Dans la construction mécanique et métallique, les matériaux employés sont d'une manière générale les métaux (fer, cuivre, aluminium) et leurs alliages. Leurs propriétés, très diverses, justifient leurs multiples emplois.
Les métaux cuivreux :
Le cuivre est un métal obtenu à peu près pur par le traitement complexe des minerais de cuivre. Très malléable, bon conducteur de l'électricité, il est mou et s'emploie seulement en électricité (fils et appareillage) et en chaudronnerie. Ses alliages, au contraire, sont très utilisés en construction mécanique.
Les bronzes sont des alliages à pourcentages variables de cuivre et d'étain. Ils se moulent parfaitement bien et s'oxydent difficilement. L'étain (10 à 15 %) apporte la dureté, la résistance et l’aptitude au moulage (Rr = 300 N/mm²).
Le phosphore (0,5 %) augmente la résistance du bronze à l'usure (coussinets, bagues, tiroirs, glissières).
Le manganèse augmente aussi la résistance du bronze et le rend forgeable (construction maritime).
Les laitons sont des alliages à pourcentages variables de cuivre et de zinc. Meilleur marché que le bronze et plus résistant (Rr = 350 N/mm²), le laiton et surtout très malléable et se travaille de plus en plus par étirage et matriçage (fils, tubes, robinetterie).
L'aluminium et ses alliages :
L'aluminium provient du traitement d'un minerai, la bauxite (la France est le principal producteur « Var Hérault »).
Très léger (d = 2,6), bon conducteur, il fond à 658°C et se moule facilement. Il peut se laminer, mais pur, il est peu résistant (Rr = 90 N/mm²) et on l'utilise surtout sous forme d'alliages.
Le zinc élève sa résistance (R = 200 N/mm²) (carters, couvercles).
Le cuivre et le nickel lui permettent de supporter des températures élevées sont faiblir (pistons d'automobiles).
Le magnésium à 90 % donne un alliage très léger
(d = 1,82) s’usinant bien.
Le silicium favorise le moulage: métal Alpax (pistons).
Le duralumin est un alliage complexe de cuivre (4 %), de magnésium (0,5 %), de silicium (0,5 %), de manganèse (0,5 %) et d'aluminium (94,5 %). Il peut se mouler (Rr = 150N/mm), se forger et se tremper (Rr = 400 N/mm²). Très léger (d = 2,8), il est utilisé en construction aéronautique.
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