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Métaux et alliages

Les métaux

La métallurgie est avant tout une science qui s’intéresse aux métaux et à ses alliages. Un métal est extrait de roches issues de la croûte terrestre : le minerai. Il est défini physiquement comme un matériau possédant des liaisons atomiques métalliques, c’est-à-dire que les différents atomes échangent plus d’un électron pour rester soudés. Au total, le tableau périodique des éléments contient 91 métaux sur 118 éléments connus…

Les métaux sont tous très différents : certains sont radioactifs et dangereux comme l’uranium,  d’autres sont omniprésents dans notre corps comme le fer. Ils possèdent tous des propriétés chimiques et mécaniques distinctes qui leur confèrent des avantages et des inconvénients selon les utilisations (poids, solidité, élasticité, corrosion…).

Voici quelques exemples de métaux :

  • L’argent est le meilleur conducteur électrique et thermique. C’est le métal noble le plus actif chimiquement.
  • Le fer est très abondant sur Terre et s’aimante en présence d’un champ magnétique
  • Le tungstène est le métal le moins élastique. Il est utilisé en tant que filament dans les lampes
  • Le mercure est le seul métal liquide à température et pression ambiante. Ses vapeurs sont toxiques.
  • Le nickel est très peu sensible à la corrosion et à l’oxydation. Il est très malléable et dur mais aussi très allergisant
  • L’or est un métal jaune, brillant et malléable, ce qui le prête bien à la bijouterie. L’or se trouve à l’état natif dans les rivières sous forme de pépites

Leurs grandes disparités a incité l’homme à « mélanger » les métaux ensemble pour fabriquer des alliages répondant mieux à ses exigences techniques.

Les alliages

Pour qu’il y ait alliage, les différents métaux de la composition doivent être miscibles entre eux. En les chauffant à une température précise, ils se mélangent parfaitement de manière à obtenir un nouveau matériau homogène.

Les alliages sont nombreux mais il existe trois grandes familles d’alliage:

  • les alliages à base de fer (fonte, acier, inox…)
  • les alliages à base de cuivre (bronze, laiton…)
  • les alliages à base d’aluminium

Un des alliages les plus utilisé dans l’industrie aujourd’hui est l‘acier mais c’est un alliage relativement récent car découvert à la fin du 18ème siècle. Il est constitué de fer avec seulement 0,02% à 2% de carbone. Il existe aujourd’hui plusieurs centaines d’aciers différents selon la teneur en carbone et l’addition d’autres métaux dans l’alliage. Les procédés de fabrication sont extrêmement complexes. Dans une voiture, on trouve plus de 40 types d’aciers différents.

L’or en bijouterie

Comme vous le savez peut-être, l’or est un métal très malléable à l’état pur, si bien que pour des designs fins de bijoux en or il est indispensable de le « durcir » en l’alliant avec d’autres métaux. L’alliage est donc de rigueur en bijouterie. En France, un bijou est qualifié « en or » s’il possède au moins 75 % d’or, soit 18 carats (24 carats = 100%). Les joailliers ajoutent donc d’autres métaux pour des raisons mécaniques et esthétiques. Par exemple, on ajoute du cuivre pour faire de l’or rouge, du zinc et de l’argent pour l’or blanc, de l’argent et du cuivre pour l’or jaune ou rose selon les proportions.