En métallurgie, le terme « rouging » fait référence à une forme de corrosion présente sur quelle substance que vous n'associez pas facilement à la corrosion ?
acier inoxydable
L'acier inoxydable ou l'acier galvanisé sont utilisés lorsque la résistance à la corrosion est importante. Les alliages d'aluminium et de magnésium sont utilisés pour les applications où résistance et légèreté sont requises.
La métallurgie est un domaine de la science et de l'ingénierie des matériaux qui étudie le comportement physique et chimique des éléments métalliques, de leurs composés intermétalliques et de leurs mélanges, appelés alliages. La métallurgie est également la technologie des métaux : la manière dont la science est appliquée à la production de métaux et à l'ingénierie de composants métalliques destinés à être utilisés dans des produits destinés aux consommateurs et aux fabricants. La production de métaux implique le traitement des minerais pour en extraire le métal qu'ils contiennent, et le mélange de métaux, parfois avec d'autres éléments, pour produire des alliages. La métallurgie se distingue du travail des métaux, bien que le travail des métaux s'appuie sur la métallurgie, comme la médecine s'appuie sur la science médicale, pour le progrès technique.

La métallurgie est subdivisée en métallurgie ferreuse (parfois également appelée métallurgie noire) et métallurgie non ferreuse ou métallurgie colorée. La métallurgie ferreuse implique des procédés et des alliages à base de fer, tandis que la métallurgie non ferreuse implique des procédés et des alliages à base d'autres métaux. La production de métaux ferreux représente 95 pour cent de la production mondiale de métaux.

Étymologie et prononciation

Les racines de la métallurgie dérivent du grec ancien : μεταλλουργός, metallourgós, « ouvrier du métal », de μέταλλον, métallon, « métal » + ἔργον, érgon, « travail ».

Le mot était à l'origine un terme alchimiste désignant l'extraction de métaux à partir de minéraux, la terminaison -urgy signifiant un processus, en particulier la fabrication : il a été discuté dans ce sens dans l'Encyclopaedia Britannica de 1797. Oxford English Dictionary, consulté le 29 janvier 2011 à la fin du 19e siècle, il a été étendu à l’étude scientifique plus générale des métaux, des alliages et des processus associés.

En anglais, la prononciation est la plus courante au Royaume-Uni et dans le Commonwealth. La prononciation est la plus courante aux États-Unis et constitue la première variante répertoriée dans divers dictionnaires américains (par exemple, Merriam-Webster Collegiate, American Heritage).

Histoire

Le premier métal utilisé par les humains semble être l’or, que l’on peut trouver librement ou « natif ». De petites quantités d'or naturel ont été trouvées dans des grottes espagnoles utilisées à la fin du Paléolithique, c. 40 000 avant JC.
L'argent, le cuivre, l'étain et le fer météorique peuvent également être trouvés sous forme native, permettant un travail des métaux limité dans les premières cultures. Les armes égyptiennes fabriquées à partir de fer météorique vers 3000 avant JC étaient très prisées comme des « poignards venus du ciel ». Keller (1963) La Bible comme histoire. p. 156. ISBN0-340-00312-X

Certains métaux, notamment l'étain, le plomb et (à une température plus élevée) le cuivre, peuvent être récupérés de leurs minerais en chauffant simplement les roches dans un feu ou un haut fourneau, un processus connu sous le nom de fusion. Les premières preuves de cette métallurgie extractive datent des Ve et VIe millénaires avant JC et ont été trouvées dans les sites archéologiques de Majdanpek, Yarmovac et Plocnik, tous trois en Serbie. À ce jour, les premières preuves de la fusion du cuivre ont été trouvées sur le site de Belovode, notamment une hache en cuivre datant de 5 500 avant JC et appartenant à la culture Vinča. D'autres signes de métaux anciens datent du troisième millénaire avant JC dans des endroits comme Palmela (Portugal), Los Millares (Espagne) et Stonehenge (Royaume-Uni). Cependant, les débuts ultimes ne peuvent pas être clairement établis et de nouvelles découvertes sont à la fois continues et continues.

Ces premiers métaux étaient des métaux isolés ou tels que trouvés. Vers 3 500 avant JC, on découvrit qu'en combinant le cuivre et l'étain, on pouvait fabriquer un métal supérieur, un alliage appelé bronze, ce qui représentait un changement technologique majeur connu sous le nom d'âge du bronze.

L’extraction du fer à partir de son minerai pour en faire un métal exploitable est beaucoup plus difficile que celle du cuivre ou de l’étain. Le procédé semble avoir été inventé par les Hittites vers 1 200 avant JC, au début de l'âge du fer. Le secret de l’extraction et du travail du fer fut un facteur clé du succès des Philistins.

Les développements historiques de la métallurgie des fers se retrouvent dans une grande variété de cultures et de civilisations passées. Cela comprend les royaumes et empires anciens et médiévaux du Moyen-Orient et du Proche-Orient, l'Iran ancien, l'Égypte ancienne, la Nubie antique et l'Anatolie (Turquie), l'ancienne Nok, Carthage, les Grecs et les Romains de l'Europe ancienne, l'Europe médiévale, l'ancienne et Chine médiévale, Inde ancienne et médiévale, Japon ancien et médiéval, entre autres. De nombreuses applications, pratiques et dispositifs associés ou impliqués dans la métallurgie ont été établis dans la Chine ancienne, comme l'innovation du haut fourneau, de la fonte, des marteaux déclencheurs hydrauliques et des soufflets à piston à double effet.

Un livre du XVIe siècle de Georg Agricola intitulé De re metallica décrit les processus très développés et complexes d'extraction des minerais métalliques, d'extraction des métaux et de métallurgie de l'époque. Agricola a été décrit comme le « père de la métallurgie ».

Extraction

La métallurgie extractive consiste à éliminer les métaux précieux d'un minerai et à raffiner les métaux bruts extraits sous une forme plus pure. Afin de convertir un oxyde ou un sulfure métallique en un métal plus pur, le minerai doit être réduit physiquement, chimiquement ou électrolytiquement.

Les métallurgistes de l'extraction s'intéressent à trois flux principaux : les matières premières, les concentrés (oxyde/sulfure métallique de valeur) et les résidus (déchets). Après l'exploitation minière, de gros morceaux de minerai sont brisés par concassage et/ou broyage afin d'obtenir des particules suffisamment petites, chaque particule étant soit principalement précieuse, soit principalement un déchet. La concentration des particules de valeur sous une forme favorisant la séparation permet d'éliminer le métal souhaité des déchets.

L’exploitation minière peut ne pas être nécessaire si le corps minéralisé et l’environnement physique sont propices à la lixiviation. La lixiviation dissout les minéraux dans un corps minéralisé et aboutit à une solution enrichie. La solution est collectée et traitée pour extraire des métaux précieux.

Les gisements minéralisés contiennent souvent plus d’un métal précieux. Les résidus d'un processus précédent peuvent être utilisés comme matière première dans un autre processus pour extraire un produit secondaire du minerai d'origine. De plus, un concentré peut contenir plus d’un métal précieux. Ce concentré serait ensuite traité pour séparer les métaux précieux en constituants individuels.

Alliages

Les métaux d'ingénierie courants comprennent l'aluminium, le chrome, le cuivre, le fer, le magnésium, le nickel, le titane et le zinc. Ceux-ci sont le plus souvent utilisés comme alliages. De nombreux efforts ont été déployés pour comprendre le système d’alliage fer-carbone, qui comprend les aciers et les fontes. Les aciers au carbone ordinaires (ceux qui contiennent essentiellement uniquement du carbone comme élément d'alliage) sont utilisés dans des applications à faible coût et à haute résistance où le poids et la corrosion ne posent pas de problème. Les fontes, dont la fonte ductile, font également partie du système fer-carbone.

L'acier inoxydable ou l'acier galvanisé sont utilisés lorsque la résistance à la corrosion est importante. Les alliages d'aluminium et de magnésium sont utilisés pour les applications où résistance et légèreté sont requises.

Les alliages cuivre-nickel (tels que Monel) sont utilisés dans des environnements hautement corrosifs et pour des applications non magnétiques. Les superalliages à base de nickel comme l'Inconel sont utilisés dans des applications à haute température telles que les turbines à gaz, les turbocompresseurs, les récipients sous pression et les échangeurs de chaleur. Pour les températures extrêmement élevées, des alliages monocristallins sont utilisés pour minimiser le fluage.

Production

En ingénierie de production, la métallurgie concerne la production de composants métalliques destinés à être utilisés dans des produits de consommation ou d'ingénierie. Cela implique la fabrication des alliages, la mise en forme, le traitement thermique et le traitement de surface du produit. La tâche du métallurgiste est d'atteindre un équilibre entre les propriétés des matériaux telles que le coût, le poids, la résistance, la ténacité, la dureté, la corrosion, la résistance à la fatigue et les performances dans des températures extrêmes. Pour atteindre cet objectif, l’environnement opérationnel doit être soigneusement étudié. Dans un environnement d’eau salée, les métaux ferreux et certains alliages d’aluminium se corrodent rapidement. Les métaux exposés au froid ou à des conditions cryogéniques peuvent subir une transition ductile à fragile et perdre leur ténacité, devenant ainsi plus cassants et sujets à la fissuration. Les métaux soumis à une charge cyclique continue peuvent souffrir de fatigue. Les métaux soumis à des contraintes constantes à des températures élevées peuvent fluer.

Processus de travail des métaux

Les métaux sont façonnés par des processus tels que :
*coulée – le métal en fusion est versé dans un moule façonné.
*forgeage – une billette chauffée au rouge est martelée pour lui donner forme.
*roulage – une billette passe à travers des rouleaux successivement plus étroits pour créer une feuille.
*revêtement laser – la poudre métallique est soufflée à travers un faisceau laser mobile (par exemple monté sur une machine NC à 5 axes). Le métal fondu résultant atteint un substrat pour former un bain de fusion. En déplaçant la tête laser, il est possible d'empiler les pistes et de constituer une pièce tridimensionnelle.
*extrusion – un métal chaud et malléable est forcé sous pression à travers une filière qui le façonne avant de refroidir.
*frittage – une poudre de métal est chauffée dans un environnement non oxydant après avoir été comprimée dans une matrice.
*usinage – les tours, les fraiseuses et les perceuses coupent le métal froid pour lui donner forme.
*fabrication – les feuilles de métal sont découpées avec des guillotines ou des coupeurs à gaz et pliées et soudées pour obtenir une forme structurelle.
*Impression 3D – Frittage ou fusion de poudre de métal en un très petit point sur une « tête d'impression » mobile se déplaçant dans l'espace 3D pour donner forme à n'importe quel objet.

Les processus de travail à froid, dans lesquels la forme du produit est modifiée par le laminage, la fabrication ou d'autres processus alors que le produit est froid, peuvent augmenter la résistance du produit par un processus appelé écrouissage. L'écrouissage crée des défauts microscopiques dans le métal, qui résistent à d'autres changements de forme.

Diverses formes de casting existent dans l’industrie et le monde universitaire. Ceux-ci incluent le moulage au sable, le moulage de précision (également appelé « procédé à la cire perdue »), le moulage sous pression et la coulée continue.

Traitement thermique

Les métaux peuvent être traités thermiquement pour modifier les propriétés de résistance, de ductilité, de ténacité, de dureté et/ou de résistance à la corrosion. Les processus de traitement thermique courants comprennent le recuit, le renforcement par précipitation, la trempe et le revenu. Le processus de recuit ramollit le métal en le chauffant puis en le laissant refroidir très lentement, ce qui élimine les contraintes dans le métal et rend la structure du grain large et aux bords doux, de sorte que lorsque le métal est frappé ou stressé, il se bosse ou peut-être se plie. , plutôt que de casser ; il est également plus facile de poncer, meuler ou couper du métal recuit. La trempe est le processus de refroidissement très rapide d'un acier à haute teneur en carbone après chauffage, « gelant » ainsi les molécules de l'acier sous forme de martensite très dure, ce qui rend le métal plus dur. Il existe un équilibre entre la dureté et la ténacité dans tout acier ; plus l'acier est dur, moins il est résistant aux chocs, et plus il est résistant aux chocs, moins il est dur. La trempe soulage les contraintes dans le métal causées par le processus de durcissement ; la trempe rend le métal moins dur tout en le rendant plus capable de résister aux impacts sans se casser.

Souvent, les traitements mécaniques et thermiques sont combinés dans ce que l'on appelle des traitements thermomécaniques pour de meilleures propriétés et un traitement plus efficace des matériaux. Ces procédés sont communs aux aciers spéciaux fortement alliés, aux superalliages et aux alliages de titane.

Placage

La galvanoplastie est une technique de traitement chimique de surface. Il s’agit de coller une fine couche d’un autre métal comme l’or, l’argent, le chrome ou le zinc à la surface du produit. Il est utilisé pour réduire la corrosion ainsi que pour améliorer l’aspect esthétique du produit.

Projection thermique

Les techniques de projection thermique sont une autre option de finition populaire et ont souvent de meilleures propriétés à haute température que les revêtements électrolytiques.

Microstructure

Les métallurgistes étudient les propriétés microscopiques et macroscopiques grâce à la métallographie, une technique inventée par Henry Clifton Sorby. En métallographie, un alliage intéressant est meulé à plat et poli pour obtenir une finition miroir. L'échantillon peut ensuite être gravé pour révéler la microstructure et la macrostructure du métal. L'échantillon est ensuite examiné au microscope optique ou électronique et le contraste de l'image fournit des détails sur la composition, les propriétés mécaniques et l'historique du traitement.

La cristallographie, qui utilise souvent la diffraction des rayons X ou des électrons, est un autre outil précieux dont dispose le métallurgiste moderne. La cristallographie permet l'identification de matériaux inconnus et révèle la structure cristalline de l'échantillon. La cristallographie quantitative peut être utilisée pour calculer la quantité de phases présentes ainsi que le degré de déformation auquel un échantillon a été soumis.

Conférences

EMC, la [http://emc.gdmb.de Conférence métallurgique européenne] est devenue l'événement commercial de réseautage le plus important dédié à l'industrie des métaux non ferreux en Europe. Dès le début de la séquence de conférences en 2001 à Friedrichshafen, les métallurgistes les plus importants de tous les pays du monde ont accueilli. La Conférence métallurgique européenne est organisée par la Société GDMB des métallurgistes et mineurs.