Quiz sur les métaux et leurs utilisations industrielles

Elaboration et utilisation des métaux, en particulier des aciers

Le fer est l'un des métaux les plus abondants dans la croûte terrestre et sa fabrication remonte à 1 700 avant J.C.
Au Moyen Âge, on chauffait ensemble des couches alternées de minerai et de bois pour obtenir du fer brut.
Au XVème siècle, la découverte de la fonte liquide a permis la fabrication de toutes sortes d'objets et la production de fer en abondance grâce à l'affinage.
En 1786, les savants Berthollet, Monge et Vandermonde ont établi la définition exacte du trio Fer-Fonte-Acier et le rôle du carbone dans leur élaboration et leurs caractéristiques.
Au XIXème siècle, les grandes inventions des fours Bessemer, Thomas et Martin ont permis un développement spectaculaire de l'acier.
Au début du XXème siècle, la production mondiale d'acier a atteint 85 millions de tonnes.
La teneur en carbone influe sur les caractéristiques de l'acier, qui peut être allié ou non allié.
Il existe près de 3 000 nuances d'aciers répertoriées, contribuant à faire de l'acier le matériau le mieux placé pour relever les défis du futur.
Les aciers occupent une place privilégiée dans la production et la consommation mondiale de matériau, devant le ciment, le papier et carton, les plastiques, les céramiques, le verre, l'aluminium, le cuivre, le zinc et le plomb.
Le degré de développement d'un pays peut se mesurer entre autres par la quantité d'acier consommée par tête d'habitant.
Les aciers sont utilisés non seulement pour leurs performances structurelles, mais aussi pour leurs performances fonctionnelles, comme les aciers inoxydables et les aciers à hautes limites élastiques.
Les aciers sont privilégiés dans la plupart des applications industrielles en raison de leur matière première abondante, de leurs méthodes de production maîtrisées et automatisées, de leur facilité de récupération et de recyclage, et de leurs propriétés multiples.Connaissance et utilisation des aciers
Les aciers offrent des avantages économiques et écologiques.
Les techniques de transformation des aciers sont bien maîtrisées.
Les propriétés des aciers conviennent à un large éventail d'applications.
Il existe de nombreuses nuances d'aciers normalisées ou non normalisées.
Les aciers restent jeunes avec des perspectives d'applications constantes.
La diversité des industries exige des matériaux performants.
Les aciers sont des alliages de fer avec du carbone et d'autres éléments d'addition.
Les caractéristiques des aciers sont conférées par la composition chimique, les traitements thermiques et les procédés spéciaux.
La composition chimique permet de tirer des informations sur le comportement de l'alliage.
Les traitements thermiques sont déterminants pour l'application de l'acier.
Les procédés spéciaux incluent le parachèvement de pièces déjà traitées.
Le choix d'une nuance d'acier doit répondre aux exigences de service et de transformation, en tenant compte des sollicitations et des procédés de transformation.Elaboration des métaux et utilisation de l'aluminium
Différentes nuances d'acier sont nécessaires pour résister efficacement aux applications.
Les applications sont regroupées en familles correspondant à des groupes d'aciers.
Les aciers pour constructions métalliques et mécaniques sont caractérisés par leurs propriétés mécaniques, leur facilité de mise en œuvre et leur résistance à la corrosion atmosphérique.
Les aciers inoxydables sont connus pour leur résistance à la corrosion dans des milieux agressifs et leur facilité de mise en œuvre.
Les aciers à outils doivent avoir une parfaite résistance à chaud et à froid et de bonnes possibilités de mise en œuvre pour être façonnés.
La mise en forme de l'acier solide se fait principalement par laminage à chaud ou à froid.
Le laminage est effectué à l'état austénitique pour le laminage à chaud.
Les tôles minces et les fils sont enroulés en bobines, tandis que les tôles fortes, les larges plats et les profilés sont débités à longueur.
Les produits minces sont obtenus par laminage à froid des produits laminés à chaud.
La réalisation d'une pièce finie de machine nécessite des études mécaniques, la conception de la pièce, le choix des matériaux et des procédés de fabrication.
Les traitements thermiques et les traitements de finition sont également nécessaires pour les pièces finies de machine.
L'aluminium est le métal le plus abondant dans la croûte terrestre et est utilisé dans de nombreux secteurs, tels que le bâtiment, le transport et l'industrie de l'emballage.L'élaboration de l'aluminium et ses utilisations
L'aluminium est extrait de la bauxite par une lessive de soude concentrée.
Pour réduire l'alumine par électrolyse, elle est alliée à la cryolithe Na3 AlF6.
L'électrolyse s'effectue dans des cuves avec des anodes en carbone et une température de 960°C.
L'aluminium est extrait des cuves par syphonnage sous vide avec une teneur de 99,7%.
Pour produire une tonne d'aluminium, il faut 4 tonnes de bauxite, 40 kg de carbone et 13 000 à 14 500 kWh d'énergie électrique.
L'aluminium commercial le plus courant a une teneur de 99,5% avec des traces de silicium et de fer.
L'aluminium est un bon conducteur électrique, avec une conductivité proche de celle du cuivre.
Le cuivre est préféré pour les applications basse-tension, tandis que l'aluminium est préféré pour les applications haute-tension.
Les câbles haute-tension en aluminium contiennent une âme en acier pour supporter leur propre poids.
Les impuretés en solution diminuent la conductivité de l'aluminium, donc il est important d'avoir un aluminium plus pur pour les applications électriques.
L'aluminium très pur est plus déformable que l'aluminium commercial et est utilisé pour la fabrication de tubes.
Le texte fait partie d'un guide de mécanique et de résistance des matériaux, qui couvre plusieurs chapitres sur la structure, les propriétés et l'élaboration des matériaux.