Fer : Différence entre versions
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Version du 7 janvier 2005 à 21:46
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Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26.
Dans la nature, il est présent essentiellement sous forme d'oxyde (minerai, notamment hématite), ainsi que dans le sang: c'est lui qui permet aux globules rouges (hématies) de fixer le dioxygène.
À l'état pur, il s'agit d'un métal.
Laissé à l'air libre, il se corrode en formant de la rouille (il s'agit en fait d'un retour naturel à l'état d'oxyde, l'état thermo-dynamiquement stable, par réaction avec le dioxygène de l'air).
Le fer peut être obtenu à partir du minerai par chauffage avec du charbon dans un bas-fourneau: on obtient un morceau de fer impur qui est débarrassé de son laitier par martelage. On peut aussi l'obtenir par décarburation de l'acier, acier obtenu dans une haut-fourneau à partir de minerai et de charbon.
Histoire
La fabrication du fer sur le continent européen date de 1700 avant Jésus-Christ. Elle est restée la même depuis cette époque jusqu'à la fin du Moyen Âge et consistait à chauffer simultanément du bois et du minerai jusqu'à obtention d'une pâte métallique qui devait être ensuite martelée à chaud afin d'obtenir du fer à l'état brut par l'élimination des impuretés qui pouvaient encore s'y trouver. Les quantités produites étaient faibles et le travail pénible.
Vers 1400 après Jésus-Christ est née la première génération de hauts fourneaux qui permit le développement du procédé de fabrication de la fonte. La fonte est un alliage dont la teneur en carbone est supérieure à 2,11% et dans lequel peuvent apparaître, avec la cémentite, des particules de graphite de formes diverses; notamment en forme de lamelles, ce qui explique en particulier la fragilité des fontes. Ces particules peuvent être globulariées et la fonte dite à graphite sphéroïdale est alors ductile.
A la fin du XVIIIème siècle, ce sont les scientifiques français Berthollet, Monge et Vandermonde qui sont à l'origine de la définition exacte de l'interaction existant entre le fer, la fonte et l'acier et qui mettent à jour le rôle tenu par le carbone au sein de cette relation. Ce n'est qu'un siècle plus tard, avec l'invention des fours de Bessemer, Thomas et Martin que l'acier pourra être produit en grande quantité.
Le minerai de fer
Toutes les roches contenant du fer ne sont pas qualifiées de minerai de fer. En effet, bien que le fer soit un des éléments les plus abondants et les mieux répartis dans le monde (4% de l'écorce terrestre), toute roche en contenant ne peut être utilisée.
Elles sont en général réparties en plusieurs catégories : les minerais oxydés, les carbonates, les minerais sulfurés et les silicates.
Les alliages
Les principaux alliages du fer sont:
les aciers
L'acier est un alliage de fer et de carbone obtenu par affinage de la fonte, c'est-à-dire par diminution, jusqu'au niveau désiré de la teneur en carbone du mélange (souvent en dessous de 2%). Des éléments sont souvent présents dans l'acier, ce sont principalement :
- des impuretés appelées scories en général moins de 0,1% qu'il s'agira de retirer. Ce peut être de l'oxygène, du phosphore ou du soufre,
- des nouveaux produits (ou adjonctions entre 0,1% et 10% voire plus) comme le silicium, le manganèse, le chrome, le nickel, le cobalt, le molybdène, le vanadium, l'aluminium ou le cuivre par exemple. L'ajout de ces éléments est destiné à améliorer les caractéristiques physiques et/ou mécaniques de l'alliage.
