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Eléments et matériaux métalliques Tdéveloppement de industrie nationale est en

Eléments et matériaux métalliques Tdéveloppement de industrie nationale est en général étroite- lié au developpement de la metallurgie. Plus on produit de métaux, plus m plus on peut produire de machines-outils, d'automobiles, deons la construction les metaux les plus employés sont l'acier fonte. L'acier lamine sert a la construction des ment de tracteurs et d'autres machines. Dans la construction les metaux les plus employés sont l'acier et la fonte. L'acier lamine sert a la construction des oSsatures des bâtiments industriels et publics, des ponts, à la fabrication de l'armature pour le beton arme, des toles de toiture, des tubes, ainsi ainsi qu'à fabrication des différents éléments métalliques, les rivets,les boulons, les clous. une large utilisation des métaux dans la la Construction est due à leurs propriétes techniques precieuses: haute résistance, plasticite, conductibilité thermique élevée, conductibilité électrique et assemblage par soudage. Mais à côté de ces avantages les métaux possedent des défauts: sous I'action du gaz et de I'eau ils se prêtent fortement à la corrosion et se deforment sensiblement avec l'augmentation de la température. S1. Généralités sur les métaux et les alliages Classification des métaux Les métaux usités dans la construction se subdivisent en deux groupes: metaux ferreux et métaux non ferreux. Les métaux ferreux representent un alliage du fer avec le carbone. Outre le carbone, ces métaux peuvent contenir des petites quantités de silicium, de manganèse, de phosphore, de soufre et d'autres élé- ments chimiques. Afin de communiquer aux metaux des propriétés spécifiques on leur ajoute quelques substances que l'on appelle éléments d'alliage tels que cuivre, nickel, chrome, etc. Suivant la teneur en carbone les métaux se subdivisent en aciers et fontes. appelle La fonte est un alliage fer-carbone, dont la teneur en carbone est de 2 à 4,3%. Dans les fontes spéciales la teneur en carbone peut attein- dre 5 % et plus. Le silicium, le manganèse, le phosphore et le soufre présents dans la fonte iniluent sensiblement sur ses proprié- tés: le soufre et le phosphore augmentent la fragilité alors que l'addition du chrome, du nickel, du magnesium, de l'aluminium et du silicium communique à la fonte une plus grande résistance à la chaleur , à l'usure par abrasion et a la corrosion. Les fontes contenant les éléments énumérés ci-dessus s' appellent fontes alliées. Suivant l'état dans lequel le carbone se trouve dans la fonte on distingue les fontes grises (celles de moulage) et les fontes blanche (celles d'affinage). Le carbone de fonte grise est à l'état libre sous forme de graphite et celui de fonte blanche a l'etat lié sous forme ciment. La présence du graphite sous forme des plaquettes coupant la trame métallique de la structure de la fonte diminue sa résistance Les propriétés mécaniques d une fonte grise modifiee sont plus élevées grace à la forme sphérique et divisée du graphite. L'acier contient jusqu'à2 % de carbone. Contrairement à la fonte qui est fragile, l'acier est plastique, elastique et se distingue par ses hautes qualités technologiques (possibilité d'usinage). Suivant la destination on distingue les aciers de construction contenant de 0,02 à 0,85 % de carbone et les aciers à outils dont la teneur en carbone varie entre 0,65 et 1,4 %. Les aciers de construc- tion, utilisés pour les éléments de construction et pour l'armature de béton armé, ainsi que dans les constructions mécaniques ont une bonne plasticité et une basse fragilité. L 'augmentation de la teneur en carbone dans les aciers à outils leur communique une haute dureté, mais en mëme temps les rend plus fragiles. Les propriétés mécaniques et physiques des aciers (résistance à la chaleur, à l'usure par abrasion et à la corrosion) sont améliorées par l'addition du nickel, du chrome, du wolfram, du molybdène, du cobalt, du cuivre, de l'aluminium, etc. que 1'on appelle éléments S1. Généralités sur les métaux et les alliages Classification des métaux Les métaux usités dans la construction se subdivisent en deux groupes: metaux ferreux et métaux non ferreux. Les métaux ferreux representent un alliage du fer avec le carbone. Outre le carbone, ces métaux peuvent contenir des petites quantités de silicium, de manganèse, de phosphore, de soufre et d'autres élé- ments chimiques. Afin de communiquer aux metaux des propriétés spécifiques on leur ajoute quelques substances que l'on appelle éléments d'alliage tels que cuivre, nickel, chrome, etc. Suivant la teneur en carbone les métaux se subdivisent en aciers et fontes. appelle La fonte est un alliage fer-carbone, dont la teneur en carbone est de 2 à 4,3%. Dans les fontes spéciales la teneur en carbone peut attein- dre 5 % et plus. Le silicium, le manganèse, le phosphore et le soufre présents dans la fonte iniluent sensiblement sur ses proprié- tés: le soufre et le phosphore augmentent la fragilité alors que l'addi- conte- nant jusqu'à 2 % d'éléments d'alliages, les aciers moyennement alliés contenant de 2 à 10 % d'éléments d'alliages et les aciers hautement alliés qui en contiennent plus de 10 %. Dans la cons- truction on utilise largement les aciers à faible alliage. L'acier inoxydable est un acier hautement allié. Les métaux et les alliages non ferreux se subdivisent suivant la masse spécifique en métaux et alliages légers et lourds. Les alliages qui ont pour base l'aluminium et le magnésium se rapportent aux alliages légers et ceux qui ont pour base le cuivre, le nickel, le zinc, l'étain et le plomb sont des alliages lourds. Structure des métaux et leurs propriétés Les métaux et leurs alliages sont des corps cristallins compose d'une infinité d'associations cristallines groupées sous forme grains séparés solidement liés entre eux. Da plupart appartiennen au systëme cubique centré (chrome, vanadium, molybdène, tungs ne) et cubique à faces centrées (aluminium, cuivre, nickel, plom or et argent). Le fer peut cristalliser en plusieurs systèmes et présenter des dispositions variées d'atomes. Ce phénomène porte le nom d'allotropie. Les transtormations allotropiques du fer sont observées lors d'un changement de température. Cristallise en forme d'un réseau de cube centré (tig. 80, a) qui est la modification ð du fer; lors du refroidissement jusqu'à 1 390 °C elle est recristallisee en réseau de cube à faces centrées (fig. 80, b) qui est la modification y du fer et à 898 °C se transforme de nouveau en réseau de cube centré de modification ß et a. L'allotropie du fer a une grande importance dans les processus de l'usinage à chaud et du traitement thermique de la fonte et de l'acier. Le rôle principal jouent alors les modifications a et y du fer. C'est en réglant le contenu de ces modifications dans les aciers au moyen de la trempe, du recuit et autres méthodes qu'on leur Communique les propriétés mécaniques requises. Pendant le durcissement d'un mé- tal fondu c'est d'abord de très petits Cristaux de forme régulière, qui ap- paraissent, puis å mesure que se pour- Suit le refroidissement ils grandissent et se soudent entre eux en donnant des cristaux guliere que l'on appelle cristallites. Ils sont bien vus au microscope. Les propriétés physiques des métaux et des alliages sont caracté- risées par la couleur, la masse spécifique, le point de fusion, la con- ductibilité et le coefficient de dilatation thermiques. La masse spécifique de la majorité des métaux dépasse 7 g/cm", celle des métaux légers (aluminium, béryllium, magnésium) est inférieure à 3 g/cm". Plus la masse spécifique du métal est basse, plus les éléments de construction qui en sont faits sont légers et efficaces. Cela explique le fait que les alliages à aluminium sont de plus en plus appliqués dans la construction. Il est important de savoir le point de fusion des métaux pour pouvoir établir le régime de traitement des métaux à chaud et pour obtenir les éléments coulés. Le point de fusion d'un métal varie lorsqu'on lui ajoute d'autres substances. La plupart des alliages, par exemple les alliages à la base du fer, ont leurs points de fusion inférieurs à ceux des métaux qui en font partie. Cependant, certains alliages des métaux non ferreux, par exemple ceux du nickel et d'aluminium ont le point de fusion plus élevé que le nickel et l'alu- minium purs. Les variations de la température de fusion d'un métal dues aux autres substances qui y sont contenues sont caractérisées par le diagramme d'état. La dilatation des métaux produite par l'échauffement est caractérisée par les coefficients de dilatation linéaire et volumique. Lors- qu'on fait l'étude des éléments de construction métalliques on doit en tenir compte, parce que ces éléments sous I'action d'une variation de température peuvent provoquer le demollissement d'un bâtiment. il est aussi important de tenir compte des dilatations produites la soudure parce que, a la suite de chaufiage local des pièces une fissuration peut surgir. Le pouvoir des métaux de s' allonger par suite du chauffage est avec efficacité utilisé à la confection des elements en béton est armé prétendu par voie de tension électrothermique de l'armature. Les propriétés mécaniques des metaux Sont Caracterisées par leurs resistance, dureté, resilience, fatigue et fluage. La résistance mécanique est la capacite d un metal ou alliage de résister aux efforts extérieurs. Suivant la uploads/Ingenierie_Lourd/ chef-de-produit.pdf