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Fer et acier

Le fer (Fe) est l’élément chimique de numéro atomique 26 du groupe 8 du tableau périodique des éléments. C’est l’un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre et le deuxième plus abondant des métaux.

Le fer est extrait de gisements minéraux sous forme d’oxyde de fer. Pour produire du fer, l’oxyde doit être réduit dans un haut fourneau. Du coke, du calcaire et du minerai de fer sont ajoutés au haut fourneau. Le fer contenu dans le minerai est réduit et, chimiquement, l’oxygène est libéré de l’oxyde de fer contenu dans le minerai. Cela libère le fer. De plus, le fer ne peut pas être utilisé à l’état pur, il est donc allié pour créer différents types de fer.

Caractéristiques du fer

  • Il a une densité de 7874 kg/m3 et son point de fusion est de 1538 °C.
  • Il est de couleur gris argenté et est magnétique.
  • C’est un métal malléable, c’est-à-dire qu’il peut être laminé en feuilles ou en plaques, et il est résistant.
  • Il est très dur et dense.

Il s’agit du métal dur le plus utilisé, mais à l’état pur, il n’a pas beaucoup d’applications, sauf lorsque son potentiel magnétique est utilisé. Le fer est largement utilisé dans la fabrication de produits en sidérurgique, en tant qu’élément principal ou avec d’autres alliages, métalliques ou non. Les principaux producteurs de fer sont l’Australie, le Brésil, la Chine et la Russie.

Acier

L’acier est considéré comme un alliage de fer s’il contient moins de 2,1% de carbone. Si elle contient plus de 2,1 % de carbone, elle est appelée fonte.

L’acier possède les caractéristiques métalliques du fer à l’état pur, mais l’ajout de carbone et d’autres éléments métalliques ou non métalliques améliore ses propriétés physico-chimiques, notamment sa résistance. Ils sont classés en fonction de leur teneur en carbone :

  • Aciers à faible teneur en carbone (<0,25%). Ils sont mous mais ductiles. Ils sont utilisés dans les véhicules, les tuyaux ou les éléments structurels. Il existe également des aciers à haute résistance et faiblement alliés, qui contiennent d’autres éléments jusqu’à 10% en poids ; ils ont une plus grande résistance mécanique et peuvent être travaillés très facilement.
  • Aciers à teneur moyenne en carbone (0,25%-0,6%). Ils sont traités thermiquement pour améliorer leurs propriétés. Ils sont plus résistants que les aciers à faible teneur en carbone, mais moins ductiles. Ils sont utilisés dans les pièces d’ingénierie nécessitant une grande résistance mécanique et à l’usure.
  • Acier à haute teneur en carbone (0,6 %-1,4 %). Ils sont encore plus résistants, mais moins ductiles. D’autres éléments sont ajoutés pour former des carbures, par exemple le tungstène est utilisé pour former du carbure de tungstène. Ces aciers sont principalement utilisés dans les outils.
  • Aciers alliés (carbone + autres éléments). Il est impossible de répondre aux exigences de l’industrie actuelle avec des aciers non alliés. Par conséquent, afin d’obtenir certaines caractéristiques de résilience, de résistance à l’usure, de dureté et de résistance à certaines températures, nous devons recourir à ces alliages. Nous introduisons ainsi des modifications chimiques et structurelles qui affectent la trempabilité, les caractéristiques mécaniques ou la résistance à l’oxydation.

Fonderies

Les fontes en alliage fer-carbone ont une teneur en carbone comprise entre 2,15% et 6,7% et contiennent d’autres éléments d’alliage tels que le manganèse, le phosphore, le silicium, l’oxygène et le soufre. Il existe différents types de fonte :

  • Fonte blanche : composition avec du carbone et du silicium. Ils sont dits non soudables.
  • Fonte grise : le carbone est sous forme de paillettes et est donc soudable.
  • Fonte nodulaire/ductile : contient du magnésium dans sa structure. Il possède de bonnes propriétés mécaniques similaires à celles de l’acier au carbone.

Recyclage du fer

Le fer, comme de nombreux autres métaux, est facile à recycler car il ne perd pas ses qualités. Le problème vient du fait qu’il contient des contaminants. Le fer est fondu dans des fours spéciaux et le fer pur est extrait afin de pouvoir être réutilisé. La ferraille provient souvent de vieilles voitures (véhicules hors d’usage) et d’appareils ménagers (déchets électroniques).

Le recyclage de ce métal est très important pour réduire les gaz à effet de serre. Le recyclage des métaux se déroule en quatre étapes principales :

  1. Collecte : livraison des déchets métalliques à des entreprises dédiées à leur collecte.
  2. Traitement : tri selon la composition de la matière.
  3. Fragmentation : déchiquetage des métaux et compactage de ceux-ci.
  4. Distribution : vente à l’industrie qui peut utiliser les métaux recyclés.

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