L' élaboration d' un métal :

La sidérurgie :

" métallurgie du fer, de la fonte, et des alliages ferreux" définition du Petit Robert

Il existe 3 produits sidérurgiques :

- le fer : le pourcentage de carbone est inférieur à 0,05. Ce sont les ferrites. Ils sont très malléables. Il ne prennent pas la trempe.

- les aciers : le pourcentage de carbone est compris entre 0,05 et 0,07. Ils sont moins malléables que les fers mais il prennent la trempe, ceci permettant d' augmenter leur dureté.

- les fontes : le pourcentage de carbone est compris entre 1,7 et 6,7. Ce sont des alliages fer / carbone. Il existe trois types de fontes :

          - les grises, dites au ferrosilicium : elles contiennent un taux de silicium supérieur à 5 %, qui empêche le mélange fer / carbone, et du phosphore qui donne au métal de la fluidité à chaud et de la fragilité à froid. 

Si on a 0,04 % de phosphore, la fonte est appelée hématie.

Si on a 0,8 % de phosphore, la fonte est dite demie phosphoreuse ou Cleveland.

Si on a un taux supérieur à 1 % de phosphore, la fonte est dite phosphoreuse.

Le manganèse favorise la combinaison fer / carbone donc il est indésirable dans la fonte grise. Par contre, on maintient le taux de manganèse entre 0,5 et 1,5 % car il s' oppose aux effets néfastes du soufre. En effet, le soufre diminue la fluidité et provoque des soufflures, donc on l' élimine le plus possible pour obtenir un taux compris entre 0,01 et 0,02 %. Les fontes grises commencent à fondre à partir de 1150°C.

          - les blanches : elles ne contiennent pas de graphites car elles ont 2 à 5 % de manganèse. Le carbone y est soit combiné, on utilise alors de la cémentite, soit dissous, on utilise alors de la ferrite. Le taux de silicium varie de 0,5  à 1,5 % et la fonte blanche contient 2,5 % de phosphore et le moins possible de soufre.

Les fontes blanches sont très dures et très fragiles, donc elles ne peuvent pas être usinées. Elles sont utilisées pour le moulage et aussi pour faire de l' acier. Les fontes blanches commencent à fondre vers 1050°C.

          - les fontes alliées : elles contiennent des éléments rajoutés volontairement de manière à modifier certaines caractéristiques mécaniques telles que : 

                - la résistance mécanique élevée ( à chaud et à froid ),

                - la résistance à l' oxydation, notamment aux températures élévées.

Ces fontes contiennent environ 3 % de carbone, mais aussi :

- 0,1 % d' aluminium, de molybdène, de titane, de vanadium,

- 0,2 % de chrome,

- 0,3 % de cuivre et de nickel,

- 1,5 % de manganèse, 

- 5 % de silicium.

Le chrome, le manganèse et le vanadium sont des stabilisateurs de la céméntite qui tendent à donner des fontes blanches. L' aluminium, le molybdène, le nickel, le tungstène et le silicium sont des graphitants qui tendent à donner des fontes grises. Le cuivre améliore la fluidité des fontes.