Les matériaux métalliques sont très souvent utilisés dans la fabrication d’objets techniques. Leurs caractéristiques apportent de nombreuses solutions techniques. Quels sont les différents métaux ?
Historique
Depuis la Préhistoire, les humains utilisent les matériaux métalliques pour fabriquer des outils, des armes et des bijoux. Des périodes entières sont même nommées d’après certains métaux, comme l’Âge du cuivre, l’Âge du bronze et l’Âge du fer.
Au début, les gens trouvaient des pierres brillantes qu’ils utilisaient comme décorations. Ils ont ensuite découvert que ces pierres pouvaient se déformer sous la chaleur et retrouver leur forme une fois refroidies. C’est ainsi que la métallurgie est née. L’or a été le premier métal travaillé, suivi du cuivre, du bronze et enfin du fer, chaque découverte améliorant la vie et les outils des civilisations.
L’utilisation des métaux
Aujourd’hui, les métaux sont utilisés partout. On les trouve dans les transports (voitures, avions), les bâtiments, les outils, la médecine, les ustensiles de cuisine, l’électricité et l’électronique. Les métaux sont extraits de minerais et doivent être chauffés pour être façonnés. Leur succès vient de leurs propriétés mécaniques uniques.
Les principales caractéristiques des métaux
Les métaux ont des caractéristiques spécifiques qui les rendent très utiles :
Masse volumique ou densité : La densité d’un métal indique combien il est lourd par rapport à son volume. Par exemple, l’or est très dense (19,3 g/cm³) tandis que l’aluminium est beaucoup plus léger (2,7 g/cm³).
Conductivité électrique : Les métaux permettent à l’électricité de circuler facilement. Les meilleurs conducteurs sont l’argent, le cuivre et l’or.
Conduction thermique : Les métaux sont également bons pour conduire la chaleur. L’argent, le cuivre et l’or sont parmi les meilleurs conducteurs thermiques.
Dureté : La dureté d’un métal est sa capacité à résister aux rayures et à l’usure. Le chrome est très dur, tandis que l’or est assez mou.
Oxydation ou corrosion : Certains métaux réagissent avec l’oxygène et rouillent (comme le fer), tandis que d’autres ne s’oxydent pas facilement (comme l’or et l’aluminium).
Les métaux purs
Les métaux purs sont des matériaux métalliques composés d’un seul élément. Voici quelques métaux purs couramment utilisés avec leurs propriétés :
Aluminium (Al) : Léger et résistant à la corrosion, utilisé dans les canettes, les vélos, les jantes et l’aviation.
Argent (Ag) : Utilisé dans la joaillerie, les contacteurs et la monnaie, c’est un excellent conducteur électrique.
Chrome (Cr) : Utilisé dans l’acier inoxydable et les décorations, il est très dur et résistant à la corrosion.
Cuivre (Cu) : Utilisé dans les câbles électriques et les échangeurs de chaleur, c’est un excellent conducteur électrique et thermique.
Fer (Fe) : Utilisé dans les structures et les pièces mécaniques, c’est le métal le plus couramment utilisé. La Tour Eiffel en est constituée.
Or (Au) : Utilisé dans la joaillerie, l’électronique et la monnaie, il ne s’oxyde pas et est très ductile.
Plomb (Pb) : Utilisé dans les fusibles, les scellés et les munitions, c’est un métal dense et facile à façonner.
Zinc (Zn) : Utilisé pour les gouttières et la galvanisation, il protège d’autres métaux de la corrosion.
Les alliages
Un alliage est le mélange d’un métal avec un ou plusieurs éléments chimiques. Par exemple, l’acier est obtenu à partir de fer et de carbone. Un alliage combine les propriétés de plusieurs éléments et permet d’obtenir de meilleures caractéristiques. Ainsi, l’acier inoxydable ne s’oxyde pas grâce au chrome qui entre dans sa composition et qui ne rouille pas.
Voici quelques alliages couramment utilisés avec leurs propriétés :
Alliages de fer
Acier (Fe + C) : Un mélange de fer et de carbone, utilisé dans les structures et les pièces mécaniques pour sa solidité.
Fonte (Fe + C) : Un mélange de fer et de carbone avec une teneur plus élevée en carbone que l’acier, utilisé pour les casseroles et les plaques de voirie.
Acier inoxydable (Fe + Cr + Ni + C) : Un mélange de fer, de chrome, de nickel et de carbone, utilisé dans les couverts, les montres et les équipements mécaniques pour sa résistance à la corrosion.
Alliages de cuivre
Bronze (Cu + Sn) : Un mélange de cuivre et d’étain, utilisé pour les statues, les cloches et les pièces mécaniques.
Laiton (Cu + Zn) : Un mélange de cuivre et de zinc, utilisé dans la robinetterie, les poignées de porte et les douilles de munition.
Je retiens
- Depuis la Préhistoire, la maîtrise de la métallurgie a joué un rôle très important dans l’évolution des civilisations.
- Les métaux sont obtenus à partir de minerais.
- Ils sont surtout utilisés pour leurs caractéristiques afin d’apporter des solutions techniques.
- Parmi les caractéristiques principales des métaux, on retrouve : la masse volumique, la conductivité électrique, la conduction thermique, la dureté, la corrosion, la résistance aux chocs ou bien la limite d’élasticité.
- Un métal pur est un matériau métallique composé d’un seul élément.
- Un alliage est le mélange d’un métal avec un ou plusieurs éléments chimiques qui permet d’obtenir de meilleures caractéristiques.
Merci beaucoup pour votre réponse monsieur Nathan