METEC 2015, le salon international de la métallurgie La métallurgie, une activité-phare incontournable

>> Le METEC 2015, Salon international de la métallurgie accompagné de congrès, expose des solutions innovantes à l'intention des fonderies, des lamineries et des aciéries. Il n'est pas un domaine de la vie qui puisse se passer des métaux. Le substantif « métal », dérivé du grec ancien μέταλλον (métallon, mine), désigne des éléments chimiques précis.

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Les atomes métalliques forment un réseau cristallin caractéristique composé d'électrons en libre déplacement. C'est sur cette structure que reposent les propriétés typiques des métaux dont la conductivité électrique et thermique, la ductilité (malléabilité) et le brillant métallique. Hormis quelques exceptions, les métaux ne sont présents dans la Nature que sous la forme de minerais dans lesquels ils sont liés à des substances non métalliques. Des procédés métallurgiques permettent de séparer les fractions métalliques, de les retraiter et de les transformer (fondre) pour en faire des matières premières vendues sur le marché sous la forme de produits semi-finis en attente de transformation. Dérivé lui aussi du grec ancien, le substantif « métallurgie » a la même signification que l'expression « technologie de fonderie ». Le choix du procédé dépend du métal. Tandis que dans l'histoire humaine les minerais de cuivre et de fer ont été fondus tôt déjà à des températures élevées obtenues par combustion de charbon de bois, ce n'est par exemple qu'à la fin des années 1930 que l'on est parvenu à industrialiser la production du titane.

Les métaux sont classés en métaux ferreux et métaux non ferreux. Dans la première catégorie figurent le fer, l'acier et la fonte de fer ; dans la seconde, entre autres le cuivre, l'aluminium, le titane et leurs alliages, c'est-à-dire un mélange incluant au moins un autre métal. Le choix d'un métal à des fins d'application précises dépend des propriétés recherchées et des coûts de fabrication. L'industrie automobile par exemple est un secteur consommateur de métaux. Conformément à la brochure « Chemie am Auto » publiée en 2014 par le Groupement économique du secteur automobile (Wirtschaftsgesellschaft des KFZ-Gewerbes), l'acier et d'autres matériaux ferreux représentent plus de 60 % du poids total d'un véhicule automobile ; 2 % reviennent aux métaux non ferreux (dont le cuivre, l'aluminium et le plomb), 8 % au métaux légers (aluminium et magnésium), et 0,2 % aux métaux spéciaux comme l'or dans les circuits électroniques et le platine dans les pots catalytiques. Les matières plastiques représentent avec 19 % la seconde tranche de poids la plus importante.

L'article suivant aborde quelques particularités techniques des métaux ferreux et non ferreux, ainsi que le traitement des matériaux de départ, la production des métaux bruts, leur affinement et leur moulage en produits semi-finis prêts à utiliser. Les entreprises de l'industrie métallurgique, les fonderies, laminoirs et aciéries, opèrent sous une pression concurrentielle intense ; elles disposent pourtant de nombreux moyens techniques pour réduire les frais d'exploitation et faire jouer plus intensément leurs atouts : leurs techniques de fabrication. Fenêtre ouverte sur l'évolution et les perspectives futures, le METEC, principal salon de la métallurgie et des techniques de fonderie, se déroulera du 16 au 20 juin 2015 à Düsseldorf

Riche tradition - Modernité - Activité d'avenir

Baptisés « ère industrielle », le 18e siècle finissant et surtout le 19e siècle sont caractérisés par de nombreuses découvertes et inventions qui se sont mutuellement influencées et qui ont contribué à l'industrialisation. L'acier qui pendant des siècles avait été laborieusement fabriqué à l'aide de méthodes artisanales, pouvait l'être désormais en grandes quantités grâce à des innovations techniques en fonderie, et ses propriétés mécaniques éminentes qui en font fait un « matériau clé ». C'est grâce à l'acier qu'ont pu être construits des ouvrages comme la tour Eiffel à Paris et les halls de gare, mais également des rails, locomotives et wagons ainsi que les machines qui ont permis d'exploiter l'énergie. Rendue possible au milieu du 19e siècle, la production d'électricité en grandes quantités a apporté d'autres élans à ce développement. Grâce à son excellente conductivité électrique, le cuivre a joué un rôle sans cesse plus grand dans la transmission de l'électricité ; il a contribué entre autres à la fonderie du minerai d'aluminium, la bauxite, et à industrialiser l'utilisation de ce métal.

Matériaux ferreux : plus de 3'500 nuances d'acier différentes

Sous le terme « acier » se rangent des alliages fer/carbone dont la teneur en carbone est comprise entre 0,01 et 2,06 % et qui, à la différence de la fonte de fer, se laissent transformer par déformation. Suivant la température et la teneur en carbone, les atomes de fer s'organisent en deux types de réseaux cristallins : un réseau cubique centré dans l'espace ou un réseau cubique centré sur la surface. Cette particularité a pour conséquence qu'il est possible de moduler les propriétés technologique de l'acier sur une vaste plage, moyennant des traitements thermiques et l'ajout d'éléments d'alliage. Confédération de l'industrie de l'acier, la Wordsteel Association indique qu'il existe entre-temps plus de 3 500 nuances d'acier différentes ; on peut donc affirmer à juste titre que l'acier est, et de loin, le matériau métallique le plus utilisé. Un modèle original de la cellule élémentaire du fer (sous sa forme cubique centrée dans l'espace) peut être visité à Bruxelles : construction emblématique de la capitale belge, « l'Atomium » représente une cellule élémentaire grossie 165 milliards de fois ; les sphères, huit aux angles et une au milieu d'un dé, représentent les atomes de fer.

La fabrication de l'acier a lieu en deux étapes. On commence par fondre les minerais de fer en haut-fourneau pour obtenir de l'acier brut. En 2013, la production mondial d'acier brut a atteint 1,6 milliard de tonnes. L'acier brut liquide ainsi que les riblons d'acier sont affinés dans des convertisseurs ou fours à arc électrique : c'est là que l'inoculation des éléments d'alliage a lieu. Les aciers requis en grandes quantités prennent forme par coulée continue suivie d'un laminage à chaud tandis que le métal se solidifie. Il en résulte un produit semi-fini sous forme de feuillard, de barres, profilés ou tuyaux.

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