Chapitre n°8 : Les Alliages Métalliques Cours de Techniques de Matériaux 1ère Bachelier en Sciences Industrielles Madame AS DEPREZ

Chapitre n°8: Les alliages 1. Généralisation Industriellement, les métaux sont utilisés sous forme d’alliages en raison de propriétés technologiques spécifiques meilleures.   Exemples : aciers, laiton, bronzes  On distingue en général 2 types d’alliages : les alliages de substitution et les alliages d’insertion. Les alliages métalliques sont des combinaisons de deux ou de plusieurs métaux & éventuellement d’éléments non métalliques.

Généralisation Les alliages de substitution Certains des atomes du métal de base sont remplacés par d’autres atomes métalliques de taille identique. Les solutions solides sont dites de substitution pour lesquelles les atomes d’addition B prennent la place des atomes A. Exemples : L’argent sterling utilisé par les bijouteries, l’étain de poterie utilisé par les orfèvres et la soudure utilisée par le plombier

Généralisation Les alliages d’insertion De petits atomes viennent occuper quelques trous dans le réseau métallique compact. Les solutions solides sont dites d’insertion pour lesquelles les atomes d’addition B se placent entre les atomes A.

2. Diagrammes de phases a. Alliages Un alliage est un matériau à caractère métallique combinant un ou plusieurs métaux et éventuellement des éléments à caractère non-métallique, destiné à améliorer les propriétés mécaniques et/ou chimiques des métaux.   Notion étendue aux autres classes de matériaux inorganiques et organiques.  Un alliage comme une combinaison d’atomes, d’ions ou de molécules pour former un matériau dont les propriétés diffèrent de celles des constituants.

2. Diagrammes de phases b. Phases Un alliage est, en général, composé de deux ou de plusieurs constituants et comporte une ou plusieurs phases. INTERFACE entre deux phases Deux phases à structure cristalline cubique : la phase a est une solution de substitution d’atomes B dans un cristal d’atomes A et la phase b est un composé intermétallique de type AB.

2. Diagrammes de phases b. Phases : exemple Un Acier au carbone : Microstructure d’un acier au carbone vue au microscope optique. Celle-ci est formée de lamelles de Fea et de Fe3C. L’ensemble ( Fea et Fe3C croissent côte à côte sous la forme d’une structure lamellaire ) est appelé « perlite » ( = constituant biphasé ).

2. Diagrammes de phases b. Phases : exemple On distingue deux catégories importantes d’alliages fer-carbone :  Les aciers au carbone correspond aux alliages fer-carbone contenant moins de 2,1 % en masse de carbone et éventuellement d'autres éléments.    Les alliages comportant plus de 2,1 % en masse de carbone constituent les fontes ( de 2.1 % à 6.7 % ).

2.c Diagrammes de phases Pour un système donnée et des conditions recherchées, ces diagrammes représentent donc les états d’équilibre ( = états correspondant à une énergie interne minimale ) entre les phases pour des températures et des compositions différentes. Les diagrammes d’équilibre sont déterminés expérimentalement ( par l’analyse thermique par exemple ). On y détermine :  la composition et la quantité des phases en équilibre ;  les limites de solubilité des phases ;  les températures de transition à l’équilibre de phases pour différentes compositions.

2. Diagrammes de phases c.1. Règles des phases La règle des phases de Gibbs permet de calculer la variance n d’un système. Elle s’écrit n = n + 2 – j où n est le nombre de constituants indépendants j est le nombre de phases 2 correspond aux variables « température » et « pression » ( variables intensives ) Or la pression est constante et vaut une atmosphère de telle sorte que la règle des phases devient : n = n + 1 – j

2. Diagrammes de phases c.1. Règles des phases L’application de la loi des phases conduit  :  le système est monophasé et la variance vaut 2 On peut fixer indépendamment la valeur de la température et la composition de l’alliage.    le système est biphasé et la variance vaut 1 Dès qu’on choisit la température, la composition molaire ou massique du système est fixée et réciproquement.  le système est triphasé et la variance vaut 0 Dans ces conditions, la température et la composition du système sont fixées.

c.2. Diagrammes d’équilibre binaires a. Règles de miscibilité Pour que deux éléments A et B puissent êtres entièrement miscibles à l’état solide, les 4 conditions suivantes doivent être remplies :       Le diamètre atomique des éléments A et B ne doit pas différer de plus de 15 % ; Les deux éléments A et B doivent avoir la même structure cristalline ; Les valences des deux éléments doivent être égales ; L’électronégativité de A et celle de B doivent être semblables.

Diagramme d’équilibre à un fuseau du système binaire A – B. c.2. Diagrammes d’équilibre binaires b. Miscibilité totale à l’état solide Diagramme d’équilibre à un fuseau du système binaire A – B.

Application : Diagramme d’équilibre Cu-Ni c.2. Diagrammes d’équilibre binaires b. Miscibilité totale à l’état solide Application : Diagramme d’équilibre Cu-Ni

Diagramme d’équilibre à deux fuseaux c.2. Diagrammes d’équilibre binaires b. Miscibilité totale à l’état solide Diagramme d’équilibre à deux fuseaux

Diagramme d’équilibre en fuseau c.2. Diagrammes d’équilibre binaires c. Détermination de la composition et de la proportion des phases en présence Diagramme d’équilibre en fuseau

c. 2. Diagrammes d’équilibre binaires c c.2. Diagrammes d’équilibre binaires c. Détermination de la composition et de la proportion des phases en présence Pour déterminer la composition et la quantité relative de chacune des phases, on utilise : la règle de l’horizontale qui fournit les points d’intersection 1 et 2 et les compositions X1 et X2 correspondantes. la règle du levier ou des segments inverses qu’on écrit sous la forme : ( %1 ) ( X – X1 ) = ( %2 ) ( X2 – X ) Sachant que ( %1 ) + ( %2 ) = 100, on en déduit les proportions des deux phases. ( %1 ) = ( X2 – X ) / ( X2 – X1 ) ( %2 ) = ( X – X1 ) / ( X2 – X1 )  

Courbe de refroidissement d’un métal pur c.2. Diagrammes d’équilibre binaires d. Détermination expérimentale des diagrammes Diagramme Cu-Ni Courbe de refroidissement d’un métal pur

Diagramme avec eutectique et miscibilité nulle. c.2. Diagrammes d’équilibre binaires e. Absence de solubilité à l’état solide Lors du refroidissement d’un alliage de composition X = XE, la transformation eutectique liquide eutectique LE  A + B est caractérisée par une structure particulière. Les phases solides A et B qui apparaissent sont intimement associées sous la forme de lamelles alternées de A et de B ou sous la forme de globules de A dans B ou l’inverse. Diagramme avec eutectique et miscibilité nulle.

c. 2. Diagrammes d’équilibre binaires f c.2. Diagrammes d’équilibre binaires f. Diagramme à eutectique avec miscibilité partielle à l’état solide En particulier, la transformation eutectique s’écrit : Liquide eutectique LE  sol a et sol b Remarque : -        un alliage hypoeutectique  -        un alliage hypereutectique 

c. 2. Diagrammes d’équilibre binaires g c.2. Diagrammes d’équilibre binaires g. Solidification d’un alliage de composition eutectique Application :

Micrographie de l’eutectique Pb-Sn c.2. Diagrammes d’équilibre binaires g. Solidification d’un alliage de composition eutectique Micrographie de l’eutectique Pb-Sn

3. Phénomènes de ségrégation La redistribution d’un soluté au cours de la solidification d’un alliage est cause de ségrégation c’est-à-dire de la distribution non uniforme du soluté dans le solide. La solidification des alliages s’accompagne donc d’hétérogénéité de composition que l’on nomme « les phénomènes de ségrégation ».

3. Phénomènes de ségrégation Cette hétérogénéité peut être observée : au niveau microscopique : ségrégation primaire ou mineure. Schéma de la solidification dendritique.

3. Phénomènes de ségrégation Micrographie d’un alliage Co-Cr-C. Il y a ségrégation du carbone et formation de carbures interdendritiques apparaissant en noir.

3. Phénomènes de ségrégation Cette hétérogénéité peut être observée : au niveau macroscopique : ségrégation secondaire ou majeure. Macrographie d’une brame de cuivre obtenue par le procédé Contirod.

3. Phénomènes de ségrégation L’importance des phénomènes de ségrégation dépend de plusieurs facteurs :  la vitesse de refroidissement du métal au contact du moule ou de la lingotière ;  le type d’impureté ;  la nature du solide déposé ;  les facteurs opératoires. La ségrégation engendre de nombreux problèmes de qualité et diverses solutions sont mises en œuvre pour limiter l’importance. Applications de traitements d’homogénéisation ( maintien à haute température à l’état solide )

4. Phénomènes de diffusion 4.1. Energie d’activation des atomes Qa, énergie d’activation du processus de diffusion, phénomène thermiquement activé. Distribution de l’énergie d’agitation thermique des atomes d’un corps

4. Phénomènes de diffusion 4.2. La diffusion Lacunaire  dans les solides de substitution : ( a ) Mécanisme de la diffusion lacunaire. ( b ) Variation de l’énergie potentielle de l’atome X entre les positons X et L.

4. Phénomènes de diffusion 4.2. La diffusion Lacunaire  dans les solides d’insertion : Diffusion des atomes en solution d’insertion

4. Phénomènes de diffusion 4.3. Le coefficient de diffusion D Le coefficient de diffusion D varie avec la température suivant la loi d’Arrhénius : dans laquelle : R vaut 8.314 J.mol-1.K-1 T s’exprime en kelvin Qa est l’énergie d’activation molaire en J/mol Do est une constante ( m2/s ) D = D0 e(-Qa/RT )

4. Phénomènes de diffusion 4.4. Importance des phénomènes de diffusion La diffusion intervient dans de nombreux procédés d’élaboration et de fabrication :  Homogénéisation   Les traitements thermiques   Soudage et brasage   Dopage des semi-conducteurs   Oxydation des métaux 

5. Exemples d’applications d’alliages 5.1. Les alliages à base de fer

1. Généralités  Ils représentent plus de 90 % en masse de la production mondiale des matériaux métalliques.  Facteurs avantageux : bon marché, propriétés très variées, production de masse, possibilité d’agir sur la composition et sur les conditions opératoires des traitements thermiques et mécaniques Impact technologique majeur !

Les alliages fer-carbone A. Les formes allotropiques du Fe Les alliages fer-carbone, c’est-à-dire les aciers et les fontes, jouent un rôle capital dans la technologie actuelle.

B. Les diagrammes Fer-Carbone B.1. Les différentes formes de C Le carbone peut exister sous 3 formes distinctes : en solution solide d’insertion dans le fer a ou dans le fer g ; sous forme de carbure métastable Fe3C appelé cémentite ( forme métastable ) ; sous forme de graphite libre rassemblé en paquets ( forme stable ). On va distinguer 2 diagrammes d’équilibre fer-carbone :  le diagramme stable ( fontes grises )  le diagramme instable ( aciers, fontes blanches )

B. Les diagrammes Fer-Carbone B.2. Comparaison diagrammes Diagramme Fe-C stable Diagramme Fe-Fe3C métastable

B. Les diagrammes Fer-Carbone B.3. Les différentes phases en présence Les variétés allostériques du fer forment avec le carbone des solutions solides d’insertion : la ferrite a dont la solubilité est maximale à 727°C et vaut 0.02 % l’austénite g  qui peut contenir jusque 2.06 % de carbone à 1148°C. la ferrite d dont la solubilité maximale est de 0.1 % à 1487°C. Fe3C appelé cémentite, phase instable : Fe3C  3 Fe + Cgraphite  le graphite : il s’agit de carbone pur, à réseau hexagonal, sans cohésion.

B. Les diagrammes Fer-Carbone B. 4 B. Les diagrammes Fer-Carbone B.4. Analyse du diagramme Fe – Fe3C métastable 

B. Les diagrammes Fer-Carbone B. 4 B. Les diagrammes Fer-Carbone B.4. Analyse du diagramme Fe – Fe3C métastable  Observations :  une transformation péritectique P commune vers 1490°C  Liquide ( 0.51 % C ) + ferrite d ( 0.1 % C ) austénite g ( 0.17 % C ) La phase g est stable à une concentration de carbone de 0.17 % jusqu’à 1495°C.  une transformation eutectique E aux environs de 1150°C * si le refroidissement suit le diagramme stable : à une température de 1152°C : liquide E ( % C = 4.25 % )  Cgraphite + austénite g ( 2.03 % C )   * si le refroidissement suit le diagramme métastable : à une température de 1145°C : liquide E ( % C = 4.3 % )  Fe3C + austénite g ( 2.11 % C )

B. Les diagrammes Fer-Carbone B. 4 B. Les diagrammes Fer-Carbone B.4. Analyse du diagramme Fe – Fe3C métastable  Observations :  une transformation « eutectoïde » : * pour le diagramme stable : à 738°C austénite g ( 0.7 % C )  Cgraphite + ferrite a ( 0.02 % C )   * pour le diagramme métastable : à 727°C austénite g ( 0.8 % C )  Fe3C + ferrite a ( 0.02 % C ) Cette réaction met en jeu une diffusion du carbone puisque la solution d’austénite ( Feg ) a une teneur de 0.8 % tandis que la ferrite ( Fea) n’en contient que 0.02 % et la cémentite Fe3C en renferme 6.67 % .

Croissance de la perlite B. Les diagrammes Fer-Carbone B.4. Analyse du diagramme Fe – Fe3C métastable  Si la force motrice n’est pas trop grande, Fea et Fe3C croissent côte à côte sous la forme d’une structure lamellaire appelée perlite, constituant biphasé. Croissance de la perlite

2. Les alliages fer-carbone C. L’ACIER C.1. Le matériau « Acier »: L’acier est un alliage composé essentiellement de fer, contenant jusqu’à 2.1 % de carbone en masse, et éventuellement d’autres éléments. L’acier est le matériau le plus recyclé au monde. Le Pont de Sydney en acier riveté du XIXème siècle

2. Les alliages fer-carbone C. L’ACIER L’histoire de l’acier  vers le 5ème siècle : les Celtes Entre 1740 et 1750 : HUNTSMANN  Vers 1712 : René Antoine Réaumur  vers la fin du XVIIIème siècle : Acier actuel  Au XIXe siècle : fabrication en masse d’un acier de qualité. Fabrication d'acier au moyen-âge dans un bas-fourneau.

2. Les alliages fer-carbone C. L’ACIER Propriétés des aciers  module de Young d’environ 200 GPa  ± 1000 types d'aciers différents variant en fonction de leur composition, du traitement thermomécanique et des traitements de surface …  Oxydation rapide de l’acier  diverses méthodes de protection en surface.

2. Les alliages fer-carbone C.2. L’élaboration de l’acier On prépare l’acier liquide à partir de deux principales sources :  de fonte liquide, obtenue à partir de minerais de fer, par traitement au convertisseur ( filière classique dite fonte )    des ferrailles par fusion au four électrique ( filière courte dite électrique ) Aciérie : Usine Sollac à Fos sur Mer en France

2. Les alliages fer-carbone C. 3 2. Les alliages fer-carbone C.3. Développement des différentes étapes de la filière fonte L’élaboration s’effectue en 3 stades :  élaboration de fonte brute au haut fourneau par fusion réductrice des minerais de fer préalablement agglomérés.  transformation ( par oxydation sélective du Si, du Mn, du C et du P ) de la fonte brute en acier au sein d’un convertisseur à soufflage d’oxygène. Enfournement de fonte liquide dans le convertisseur de l'aciérie, grosse marmite d'une capacité de 350 tonnes, qui fonctionne sans apport extérieur de chaleur.

 Procédés à l’oxygène pur : 2. Les alliages fer-carbone C.3. Développement des différentes étapes de la filière fonte  Procédés à l’oxygène pur :  Procédé mis au point par Bessemer en 1855. Des milliers de mètres cubes d’oxygène haute pression pratiquement pur sont introduits dans le four à l’aide d’une lance et se combinent avec le carbone et d’autres composés non désirés de la fonte en fusion. Il se produit alors une réaction à haute température ( de ± 1250°C à 1600°C ).   On récupère les résidus : le laitier d'aciérie.  On obtient de l'acier liquide « sauvage ».

Installation de dégazage à réservoir sous vide 2. Les alliages fer-carbone C.3. Développement des différentes étapes de la filière fonte  purification ultérieure de l’acier obtenu à l’aide d’opérations de métallurgie secondaire réalisées en aval du convertisseur ( traitement sous vide de l’acier liquide ). Les opérations d’affinage et d’additions chimiques ont lieu dans un récipient sous vide, l'acier étant mis en rotation entre poche et récipient à l'aide d'un gaz neutre (argon). On insuffle de l'oxygène pour activer la décarburation et réchauffer le métal. Ajustement de la composition chimique de l'acier ("mise à nuance"). Installation de dégazage à réservoir sous vide

2. Les alliages fer-carbone C. 3 2. Les alliages fer-carbone C.3. Développement des différentes étapes de la filière électrique Un "panier à ferrailles", chargé à l'aide d'un aimant, achemine la matière première jusque dans un four à arcs électriques puissants. L’énergie thermique est fournie par production d’arcs électriques entre 3 électrodes en graphite et la charge à fondre.  On récupère les résidus : le laitier d'aciérie.  On obtient de l'acier liquide

2. Les alliages fer-carbone C. 3 2. Les alliages fer-carbone C.3. Développement des différentes étapes de la filière électrique Les avantages du four électrique, outre sa grande souplesse, résultent de l’action de la température et de la disposition du four : possibilité d’atteindre une température élevée ( ± 1800°C) favorable à une désulfuration poussée. meilleures réactions chimiques entre les composés en présence dans le four électrique grâce à leur plus grande fluidité. possibilité de maintenir une atmosphère neutre indispensable au bon rendement d’additions telles que C, Mo, Ti…

A la coulée continue : l'oxycoupage. 2. Les alliages fer-carbone C.4. Principe de solidification par coulée continue L’acier liquide souhaité est ensuite coulé en continu et solidifié par moulage dans une machine spéciale appelée lingotière de Coulée Continue. A la sortie, on obtient des demi-produits : des brames, des blooms ou billettes Une brame est un parallélépipède d'acier d'environ 10 m de long sur 1,50 m de large sur 20 cm d'épaisseur. Elle pèse en moyenne 25 tonnes et sera laminée pour devenir par exemple une bobine. A la coulée continue : l'oxycoupage.

2. Les alliages fer-carbone C.5. Principe du laminage de finition Ensemble de cylindres rotatifs qui compriment l'acier solidifié : soit à température ambiante : laminage à froid ; soit préalablement réchauffé à haute température : laminage à chaud Laminoir Coupe d’une tôle en acier et obtention de différents morceaux de longueurs précises

2. Les alliages fer-carbone C.5. Principe du laminage de finition Le laminage de finition peut se schématiser comme suit :

2. Les alliages fer-carbone C.6. Résumé de l’élaboration de l’acier

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers Classement des milliers de nuances d’aciers différentes en fonction de trois critères : la composition le niveau de qualité  le domaine d’utilisation

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  Selon leur composition : on parle d’aciers : -        extra-doux pour des aciers à moins de 0.1 % de C ; -        doux de 0.1 à 0.25 % C ; -        mi-doux de 0.25 à 0.40 % de C ; -        mi-durs de 0.4 à 0.6 % de C ; -        durs de 0.6 à 1 % de C ; -        extra-durs pour C > 1 % L’acier sera également d’acier « non-allié » , « peu allié » et « fortement allié » ( dépend de l’ens des éléments d’alliage ).

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  Selon leur niveau de qualité :

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  Selon leur domaine d’utilisation : 4 grandes familles d’acier :  les aciers au carbone d’usage général ;  les aciers de traitements thermiques  ;  les aciers à outils ;  les aciers inoxydables.

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  les aciers au carbone d’usage général : Outre le carbone qui constitue l’élément d’alliage essentiel, ces aciers contiennent toujours d’autres éléments d’addition et des impuretés dont leur présence découle de leur élaboration. Ceux-ci modifient les propriétés de l’alliage : On désigne les aciers d’usage général en fonction de leurs propriétés mécaniques. Leurs propriétés mécaniques sont tributaires de la teneur en C & des conditions d’élaboration et de mise en œuvre des pièces. Si ( % ) Mn S P ( %) 0.6 1.2 0.06

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers Quelques produits sidérurgiques à base d’acier au carbone :  Produits longs : poutrelles, profilés, fil machine, rails de chemins de fer, tubes non soudés. ********  Produits plats : - les tôles fortes et les plaques obtenues par laminage à chaud ( épaisseur supérieure à 5 mm ) ; - les tôles minces laminées à chaud ( épaisseur supérieure à 2 mm ) ou à froid ( moins de 3 mm d’épaisseur )

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  les aciers traités thermiquement : 3 types de traitements thermiques : But : modifier les propriétés mécaniques d’un alliage  Les recuits ( traitements d’adoucissement et de régénération )   Les traitements thermiques dans la masse   Les traitements de surface   les trempes superficielles  les traitements thermochimiques : Traitements de cémentation (carburation, nitruration, carbonitruration ).

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  les aciers traités thermiquement :  Aciers au carbone ( C, Mn et Si )  Aciers alliés (Cr, Ni, Mo, V,… ) Les aciers de traitements thermiques sont définis selon leur composition Tableau : Exemples d’utilisation de quelques nuances d’aciers.

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers Tableau : Nomenclature des aciers selon la norme SAE/AISI

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  les aciers à outils : Importance technologique mais faible production mondiale ( 0.1 % ) Les aciers à outils doivent posséder un certain nombre de propriétés : la dureté, la tenue au chaud, la ténacité, la résistance à l’usure, la résistance aux chocs thermiques, l’usinabilité et l’aptitude à la rectification.

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  les aciers à outils : Tableau : Principaux types d’aciers à outils ( nomenclature SAE/AISI )

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  les aciers inoxydables : Aciers résistants à la corrosion Le chrome est l’élément essentiel qui, à des teneurs supérieures à environ 12 %, rend l’acier inoxydable en favorisant, en milieu oxydant, la formation d’un film passif à sa surface.  les aciers inoxydables ferritiques  les aciers inoxydables martensitiques  les aciers inoxydables austénitiques  les aciers inoxydables austénoferritiques

2. Les alliages fer-carbone C.7. Nuances d’aciers  les aciers inoxydables : Tableau : Aciers inoxydables : composition, propriétés mécaniques et exemples d’utilisation.

2. Les alliages fer-carbone C.8. Désignation des aciers Il existe plusieurs milliers de nuances d’aciers et de fontes, de sorte qu’il existe dans la plupart des pays industrialisés des organismes chargés d’établir une normalisation de ces alliages ( ASTM aux Etats-Unis, AFNOR en France, DIN en Allemagne, etc… ).

5. Exemples d’applications d’alliages 5.2. Les alliages métalliques non ferreux

5.2.1. Les alliages à base de Cu  Grâce à une gamme de propriétés intéressantes, le cuivre, métal pur et sous forme d’alliage, demeure indispensable dans de nombreux domaines d’applications.  Les alliages de cuivre sont classés selon quelques grandes familles :  les laitons ( alliages Cu-Zn ),  les bronzes ( alliages Cu-Sn ),  les cupronickels & les cupro-aluminiums.

a. Alliages Cu-Sn : les bronzes * Teneur en étain variant entre 3 et 20 %. * Largement utilisés comme alliages de fonderie * Ils possèdent une bonne résistance au frottement et à l’usure, une excellente coulabilité, ainsi qu’une excellente résistance à la corrosion. Sculpture en bronze Les bronzes plus complexes renferment des éléments d'addition supplémentaires ( P, Zn, Pb ) pour améliorer les propriétés de l’alliage.

Alliages Cu-Sn : les bronzes Les applications  le moulage de sculptures et de figurines  les médailles ( bronze à raison de 3 à 8 % Sn )  les contacts électriques  des soufflets et des diaphragmes  les disques d’embrayage  des radiateurs de véhicules automobiles  les ressorts  des appliques murales  en plomberie ; pompes, vannes,…  cloches, carillons  les hélices de navire,… Robinet en bronze avec de l'étain à raison de 8 à 10 % et du zinc à raison d'environ 3 %.

a. Alliages Cu-Sn : les bronzes Analyse du diagramme Cu-Sn

b. Alliages Cu-Zn : les laitons * Teneur en zinc variant entre 5 et 40 %. * Zn augmente nettement la résistance du Cu * Le laiton peut également contenir d'autres métaux tels que les plomb, étain, nickel, chrome ou magnésium. Les laitons présentent une bonne résistance à la corrosion - addition d’1 % d’étain (Cu - 29 % Zn – 1 % Sn ) - addition de 2 % d’aluminium (Cu - 22 % Zn – 2 % Al).

b. Alliages Cu-Zn : les laitons Les propriétés mécaniques ( la résistance mécanique et la ductilité ) des laitons s’améliorent de façon continue avec la teneur en zinc.

b. Alliages Cu-Zn : les laitons Les applications  Bijouterie de fantaisie  Quincaillerie ( vis, poignées, angles,… )  Éléments décoratifs pour le mobilier  Fabrication d’instruments de musique : le trombone  Robinetterie  Instruments de construction navale : boussole, hélices

b. Alliages Cu-Zn : les laitons Analyse du diagramme Cu-Zn

c. Alliages Cu-Al : les cupro-aluminiums

c. Alliages Cu-Al : les cupro-aluminiums Grâce à la formation, en surface, d’une couche d’alumine, ils résistent bien à la corrosion en atmosphères industrielles et marines. Parmi les utilisations de ces alliages ( qui contiennent de 5 à 8 % d’aluminium ), citons : ·       les condensateurs ·       les échangeurs de chaleur ·       les organes de pompes ·       les pièces de quincaillerie de marine,…

c. Alliages Cu-Ni: Les cupronickels Les cupronickels sont utilisés :  pour la fabrication  : * de condenseurs de navire * d’hélice de navire *de tubes d’eau de mer * des pièces de monnaie  dans l’industrie chimique Les alliages Cu-Ni ont des teneurs en Nickel qui s’échelonnent de 10 à 30 %

5.2.2. Les alliages à base d’Al  Les applications des alliages d’aluminium sont nombreuses et en relation avec ses propriétés remarquables : apparence, légèreté, facilité de fabrication, conductivité électrique élevée, résistance à la corrosion, bonnes propriétés mécaniques. ***********  Les alliages d’aluminium peuvent être mis en forme selon deux techniques :  mise en forme par corroyage  les alliages corroyés.  mise en forme par fonderie  les alliages de fonderie.

a. Applications des alliages corroyés Chauqe type d’alliage d’aluminium corroyé est désigné par un nombre de quatre chiffres, ce qui permet ainsi de les classer en séries.

b. Les alliages de fonderie Les qualités particulières des alliages de fonderie sont : -        la coulabilité : aptitude du métal liquide à bien remplir l’empreinte ; -        l’absence de formation de criques ( fissurations à chaud causées par le retrait du métal) ; -        bonne répartition de la porosité due au retrait qui accompagne la solidification. Les principaux types d’alliages d’aluminium de fonderie sont les alliages : Al-Cu ; Al-Si ; Al-Si-Mg ; Al-Si-Cu ; Al-Mg ; Al-Zn-Mg ; Al-Mn ; Al-Sn.