La fonte :

alliage de fer et de carbone élaboré au haut fourneau

Le minerai de fer, hydraté est chargé au sommet du haut fourneau avec du coke et un fondant. A la partie inférieure de l 'appareil, on souffle par des tuyères de l'air chaud ou vent, qui, réagissant avec le coke, forme un courant ascendant du gaz réducteur base de carbone. Le fer réduit ainsi formé, dissout du carbone jusqu'à 3 ou 4% en formant la fonte, qui est recueillie liquide A la base du haut fourneau, dans le creuset. Suivant les conditions de marche du haut fourneau, particulièrement dans le réglage de la température, de la pression et du débit du vent, on obtient une allure plus ou moins chaude qui facilite l'incorporation dans la fonte, du manganèse et du silicium, éléments déterminants sur la stabilité du carbone dans I'alliage. Ainsi, I'allure dite moyennement chaude, permettant l'incorporation du manganèse et faiblement celle du silicium, conduit à la formation de fonte blanche (fonte d'affinage, fonte dure et cassante). L'allure "chaude" favorisant l'incorporation du silicium, conduit à la formation de fonte grise (relativement facile à usiner) .

Pour des applications banales, la fonte peut être moulée directement, mais, lorsque des caractéristiques sont exigées, il est nécessaire d'élaborer une fonte de moulage par une seconde fusion dans un cubilot, four à cuve verticale imaginé vers 1720 par René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757). On charge A la partie supérieur un mélange de fonte de première fusion, coke, castine et éventuellement des déchets d'acier (fabrication de fonte aciérée ) ; un soufflage par des tuyères latérales permet d'affiner l'alliage et l'on recueille une fonte épurée apte au moulage de pièces mécaniques. Le cubilot à revêtement acide avec soufflage de vent froid est utilisé couramment pour les fontes ordinaires de moulage.

L'acier :

Acier, alliage de fer et de carbone contenant au maximum 1,8 p. 100 de ce dernier. Contrairement A [a fonte, I'acier est ductile: on le met facilement en forme par des compressions A froid.

Traitements thermiques

Trempe

La trempe est le procédé de base du durcissement de I'acier par traitement thermique. Elle consiste à chauffer le métal 9 une température, généralement vers 800 °C, puis A le refroidir brusquement dans de l'eau ou de l'huile. Cela conduit la formation de martensite, composé qui confère à l'acier sa dureté. L'un des buts du traitement thermique est de contrôler la quantité, la taille, la forme et la répartition des particules de cémentite dans la ferrite. En effet, ces paramètres déterminent les propriétés physiques de l'acier.

Mise en forme

Travail de I'acier :

L'acier est commercialiisé sous différentes formes: tiges, tuyaux, rails de chemins de fer, pièces en T, poutrelles, etc. Elles sont fabriquées dans des aciéries par laminage et en modifiant la forme des lingots chauffés. Le procédé de base du travail de l'acier est le laminage à chaud.

tout d'abord chauffé au rouge dans un four, puis est compressé en passant entre plusieurs paires de rouleaux métalliques qui lui confèrent la forme et la taille voulues. La distance entre les paires de rouleaux diminue au fur et à mesure que l'acier s'allonge et que son épaisseur diminue.

Les deux premiers rouleaux constituent le laminoir dégrossisseur. Les grosses barres d'acier carrées produites sont nommées ((blooms)). L'acier passe ensuite sur des laminoirs de finissage, qui le réduisent à une section correcte. Certains rouleaux de laminoirs sont rainurés lorsque l'acier est destiné à être utilisé comme rails de chemins de fer ou comme poutrelles.

Classification des aciers

On peut classer les aciers selon leur mode de préparation voir Sidérurgie), leur composition et leur structure, leurs emplois ou leur destination, ou suivant leur teneur en carbone. D'après la composition, on distingue deux catégories d'aciers : les aciers ordinaires et les aciers alliés, ou aciers spéciaux.

Aciers ordinaires

Ils entrent dans la fabrication de machines, d'automobiles, dans la construction de bâtiments, de coques de bateaux. Cependant, pour des applications particulières, on leur préfère les aciers spéciaux.

Aciers alliés ou spéciaux

De composition spécifique, ils contiennent d'autres éléments, ainsi que de plus grandes quantités de manganèse, de silicium et de cuivre que les aciers ordinaires. Lorsqu'aucun de ces éléments d'addition n'atteint 5 p. 100, on dit que l'acier est faiblement allié; il est fortement allié dans le cas contraire. Les aciers spéciaux sont multiples.

Aciers au nickel

On emploie les aciers A faible teneur dans les pièces de moteurs, car ils ont un bon pouvoir trempant et de bonnes caractéristiques mécaniques. Lorsqu'il est en quantité suffisante, le nickel apporte à l'acier une excellente résistance à la corrosion.

Aciers au chrome

Le chrome augmente la résistance du matériau à la rupture, mais le fragilise également. Ces alliages sont utilisés comme aciers à roulement et à outils.

Aciers au nickel-chrome

Les aciers inoxydables sont souvent brillants. Par ailleurs, ils résistent à la corrosion, cela étant dû à la présence de chrome (plus de 10 p. 100). Certains présentent une grande dureté, même soumis à des températures extrêmes pendant de longues périodes. En raison de leur surface satinée, les architectes les utilisent souvent à des fins décoratives.

Autres utilisations : tuyaux, réservoirs de raffineries de pétrole, avions, capsules spatiales, ustensiles de cuisine.

Autres aciers

Aciers au manganèse pour les rails ou encore aciers au silicium pour les ressorts et enfin aciers au tungstène qui sert pour fabriquer des aimants sont d'autres exemples d'aciers alliés ou spéciaux.

SOURCE : ENCARTA