Comprendre les matières premières de la métallurgie

Infos générales

Propriétés

l'or existe seulement a l'état natif

le cuivre, l'argent le fer, l'aluminium et le zinc sont obtenus a partir de minerais

l'aluminium et le zinc ont été extraits des minerais plus tard

l'aluminium est le métal dont la découverte est la plus récente

Masse volumique

densité = masse (kg):volume(m3)

  • L'unité est le kg/m3

  • La densité est un rapport entre 2 masses volumiques

La Densité

Pour l'eau: densité = masse:volume

densité=1kg/L

1L=1dm x 1dm x 1dm

1m3= 1000L

La densité d'un métal = Masse volumique du metal : masse volumique de l'eau

La densité n'a pas d'unité

Superprof

I-Introduction

le mot métal designe a la fois un élément chimique et un matériaux.

  • un matériaux est un matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme faconne en vue d'un usage spécifique.

  • L'élément chimique est caractérisé par une forte conductivité thermique et électrique, un éclat particulier dit éclat métallique ainsi qu'une aptitude a la déformation

Le matériaux métallique est composé d'un métal ( élément chimique) ou de plusieurs métaux s'il s'agit d'un alliage( mélange).

On distingue généralement 3 grandes classes de materiaux en fonction de leurs origines: - les materiaux mettalliques ( alliages)

les materiaux organiques (chimie du carbone)

les materiaux innogarniques ( roches- mineraux)

II- Histoire de decouverte des métaux

Les 7 premiers metaux, connus sous le nom de metaux anciens sont des metaux sur lesquels les civilisations se sont construites.

Metaux anciens: Or: -6000

Cuivre: -4200

Argent: -4000

Plomb:-3500

Etain -1750

Fer:-1500

Mercure:-750

III-Origine des métaux

On peut trouver les metaux soit a l'etat natif soit sous forme de minerais.

  • Etat natif: état de corps simples non combinés a d'autres éléments

  • Minerais: Roches a partir desquels les métaux doivent etre extraits

L'or ne se trouve qu'a l'etat natif. Le fer a l'etat natif est du fer meteoriritique.

La teneur en minerais mesurée en % massique represente ce que le minerais contient du métal en question.

Métal

Etat natif

Minerais

or

seulement

non

argent

minoritaire

majoritaire

cuivre

minoritaire

majoritaire

fer

exceptionnel

principalement

Metal

Minerais

teneur

Mercure

Sinabre

96.00%

fer

Magnetite

74.00%

cuivre

cuprite

1 a 2%

IV- Les Alliages

Un alliage est le résultat de l'incorporation à un métal d'un ou plusieurs éléments métalliques ou non. On effectue un alliage dans le but d'optimiser certaines des propriétés des métaux ou des autres éléments dont il est constitué ou bien dans l'idée de lui conférer des propriétés nouvelles.

Exemple: la résistance mécanique mise en oeuvre

conductivité thermique et électrique

On appelle un alliage binaire un alliage composé de deux métaux. Le métal principal est appelé métal de base. Les éléments ajoutés sont appelés les éléments d'alliage ou d'addition.

Alliage

Metal de base

Élément d'addition

Bronze

Cuivre

Etain ( 3 à 20%)

Laiton

Cuivre

Zinc (5 à 50%)

Acier

Fer

Carbone ( Moins de 2%)

Fonte

Fer

Carbone ( 2 à 6%)

Inox ( acier inoxidable)

Fer

Carbone+chrome

(Plus 12%)

V- Propriétés générales des métaux

1- Température de fusion

Métal Etain Zinc Aluminium Argent Cuivre Or Fer

T (C°) 232 420 660 961 1084 1064 1539

On utilise le tungstène pour fabriquer le filament des lampes à incandescence car sa température de fusion est la plus élevée. Il résiste a des grandes chaleurs.

2- Densité

Métal Etain Zinc Aluminium Argent Cuivre Or Fer

Densité 7,36 7,14 2,70 10,49 8,94 19,30 7,87

3-Conductivité électrique

La caractéristique principale des métaux est d'être bons conducteurs électriques

4-Conductivité thermique

Les métaux sont en général de très bons conducteurs thermiques. La sensation de froid au contact d'une pièce métallique résulte de cette facilité a propager la chaleur de notre corps vers une partie plus froide du métal.

5-Propriété Magnétique

Les 3 principaux métaux fortement attirés par un aimant sont le fer, le nickel et le cobalt.

VI- La corrosion

1-Définition

Corrosion: désigne l'altération d'un objet sous l'effet d'une oxydation c'est a dire la réaction avec un oxydant ( le dioxygène de l'air O2)

Altération: La modification chimique superficielle entrainant des changements de l'aspect ainsi que des propriétés physiques et chimiques d'un matériaux.

Corroder: ronger quelque chose, l'entamer progresivement par une reaction chimique

2- La corrosition de quelque metaux

a) fer

fer+O2+eau Oxyde de fer (rouille)

O2, H2O O2,H2O

Couche d' Etat final

Fer Oxyde de fer

Fer

Etat Initial

b) Aluminium

Aluminium+O2 Oxyde d'aluminium ( terne, sans éclat)

O2 O2

Al Al

Etat initial Etat final

c)Cuivre

Cuivre + O2 + H2O Oxyde de cuivre ( noir)

( meme que l'aluminium)

d) Zinc

Zinc+O2 Oxyde de Zinc ( blanchatre)

L'aluminium, le zinc et le cuivre sont uniquement attaqués en surface. Leurs oxydes sont passivants. Ils forment une couche mince en surface qui protège très bien le matériaux sous-jacent. A l'inverse, la rouille est porreuse. Elle va laisser passer l'eau et l'air qui vont attaquer le fer en profondeur jusqu'à sa complète disparition.

3- Comment limiter ou éviter la corrosion

a) les films protecteurs

O2

film protecteur

Metal

On peut protéger les métaux de la corrosion en les recouvrants d' une pellicule de vernis, de peinture, ou d'un film plastique. Pour les pieces soumises a des mouvements ou des pressions mécaniques on utilise plutot des huiles ou des graisses minérales

b) Utilisation de métaux inoxydables

Certains métaux sont peu sensibles a la corrosion voir pas du tout. C'est le cas de l'or qui est innaltérable, il ne s'oxyde jamais. Le platine est tres peu sensible a la corrosion.

c)l'utilisation d'oxydes passivants

Certains metaux ont des oxydes protecteurs tel le cuivre, l'aluminium et le zinc. Ces oxydes leur donne un aspect terne. D'autres restent brillants, c'est parce que leur oxyde est plus transparent. C'est le cas du nickel et du chrome.

d)l'utilisation d'alliage

Pour proteger certains metaux sensibles a la corrosion on les melangent a d'autres qui ont un oxyde protecteur. Par exemple l'acier inox pour les couverts. Ils gardent toujours un aspect brillant et le fer est protegé par les oxydes transparent du chrome et du nickel.

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Olivier

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RDM
RDM
Invité
13 Oct.

Good Job ! 🙂

Pshenychnyy
Pshenychnyy
Invité
9 Oct.

Bonjour,
Merci pour cette article!
Cependant j’aurais des questions à vous poser.
Je suis un étudiant en BTS design produit et je cherche des pierres ayant des propriétés particulières, j’attends votre réponse pour en discuter. Merci ,bien à vous.

Thomas
Thomas
Éditeur
31 Oct.

Bonjour, il faudrait préciser votre question car de nombreuses pierres ont des propriétés « particulières » !

Bonne journée

snatch
snatch
Invité
9 Juil.

très bonne article. Juste le nécessaire à une bonne compréhension. Merci.

Thomas
Thomas
Éditeur
22 Juil.

Bonjour, merci à vous pour votre lecture 🙂
Bonne journée