FerLe fer est l'élément chimique de numéro atomique 26, de symbole Fe. Le corps simple est le métal et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, le plus souvent sous forme d'alliages divers. Le fer pur est un métal de transition ductile, mais l'adjonction de très faibles quantités d'éléments additionnels modifie considérablement ses propriétés mécaniques. Allié au carbone et avec d'autres éléments d'addition il forme les aciers, dont la sensibilité aux traitements thermomécaniques permet de diversifier encore plus les propriétés du matériau.
Fer forgévignette|Balcon en fer forgé à Bordeaux, quartier Saint-Pierre. En serrurerie, le fer forgé est un fer qui a été travaillé sous le marteau. Originellement, le fer forgé est principalement associé aux travaux de ferronnerie et au travail du ferronnier ou du forgeron. À la révolution industrielle, un fer forgé formé par puddlage sera également employé dans la construction métallique et dans les chemins de fer. Ce dernier sera remplacé par l'acier à partir de 1880.
AcierUn acier est un alliage métallique constitué principalement de fer et de carbone. Il se distingue des fontes et des ferroalliages par sa teneur en carbone comprise entre 0,02 % et 2 % en masse. C’est essentiellement cette teneur en carbone qui confère à l'acier ses propriétés. Histoire de la production de l'acier L’Âge du fer se caractérise par l’adaptation du bas fourneau à la réduction du fer. Ce bas fourneau produit une loupe, un mélange hétérogène de fer, d’acier et de laitier, dont les meilleurs morceaux doivent être sélectionnés, puis cinglés pour en chasser le laitier.
Fonte (métallurgie)thumb|Lampe à gaz en fonte à Vienne. La fonte, en métallurgie, est un alliage de fer et de carbone dont la teneur en carbone est supérieure à 2 %. Le carbone, qui est en sursaturation dans les fontes, peut précipiter sous forme de graphite ou de cémentite Fe3C. Les fontes se distinguent des autres alliages de fer par leur excellente coulabilité. Plusieurs classifications des fontes existent, mais la plus utilisée, basée sur le faciès de rupture d'un témoin, définit deux catégories : les fontes blanches, à cassure blanche, constituées de fer et de cémentite et les fontes grises, à cassure grise, constituées de fer et de graphite.
Acier au carboneL’acier au carbone est un acier dont le principal composant d'alliage est le carbone, entre 0,12 et 2,0 %, les autres éléments d'alliages étant en quantité très faible. Plus la teneur en carbone est élevée, plus la résistance mécanique de l'acier peut être augmentée par traitement thermique, au détriment de sa ductilité. L'acier au carbone est un acier qui contient du carbone comme principal alliage. Il est solide, résistant et peu coûteux, mais il rouille facilement. L'acier inoxydable, quant à lui, contient principalement du chrome et de nickel.
Température de CurieLa température de Curie (ou point de Curie) d'un matériau ferromagnétique ou ferrimagnétique est la température T à laquelle le matériau perd son aimantation permanente. Le matériau devient alors paramagnétique. Ce phénomène a été découvert par le physicien français Pierre Curie en 1895. L’aimantation permanente est causée par l’alignement des moments magnétiques. La susceptibilité magnétique au-dessus de la température de Curie peut alors être calculée à partir de la loi de Curie-Weiss, qui dérive de la loi de Curie.
Diffusionless transformationDiffusionless transformations, also referred to as displacive transformations, are solid-state changes in the crystal structure that do not rely on the diffusion of atoms over long distances. Instead, they occur due to coordinated shifts in atomic positions, where atoms move by a distance less than the span between neighboring atoms while maintaining their relative arrangement. An illustrative instance of this is the martensitic transformation observed in steel.
Minerai de fervignette|Rocher formé de minerai de fer rubané, vieux de d'années environ (Musée minéralogique de Dresde). Le minerai de fer est une roche contenant du fer, généralement sous la forme de sulfures, carbonates ou oxydes. L'hématite (oxyde) est le principal minerai utilisé par l'industrie sidérurgique. La teneur en fer des minerais est variable (25 % à 70 %), de sorte que la teneur du minerai est un critère souvent plus important que sa distance géographique d'un point de vue économique.
TempératureLa température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’entropie (en thermodynamique et en physique statistique).
Iron in folkloreIron has a long and varied tradition in the mythology and folklore of the world. While iron is now the name of a chemical element, the traditional meaning of the word "iron" is what is now called wrought iron. In East Asia, cast iron was also common after 500 BCE, and was called "cooked iron", with wrought iron being called "raw iron" (in Europe, cast iron remained very rare until it was used for cannonballs in the 14th century).
Alloy steelAlloy steel is steel that is alloyed with a variety of elements in total amounts between 1.0% and 50% by weight to improve its mechanical properties. Alloy steels are broken down into two groups: low alloy steels and high alloy steels. The difference between the two is disputed. Smith and Hashemi define the difference at 4.0%, while Degarmo, et al., define it at 8.0%. Most commonly, the phrase "alloy steel" refers to low-alloy steels. Strictly speaking, every steel is an alloy, but not all steels are called "alloy steels".
Température thermodynamiqueLa température thermodynamique est une formalisation de la notion expérimentale de température et constitue l’une des grandeurs principales de la thermodynamique. Elle est intrinsèquement liée à l'entropie. Usuellement notée , la température thermodynamique se mesure en kelvins (symbole K). Encore souvent qualifiée de « température absolue », elle constitue une mesure absolue parce qu’elle traduit directement le phénomène physique fondamental qui la sous-tend : l’agitation des constituant la matière (translation, vibration, rotation, niveaux d'énergie électronique).
Room temperatureColloquially, room temperature is a range of air temperatures that most people prefer for indoor settings. These temperatures feel comfortable to people wearing typical indoor clothing. Human comfort can extend beyond this range depending on humidity, air circulation and other factors. In certain fields, like science and engineering, and within a particular context, room temperature can mean different agreed-upon ranges. In contrast, ambient temperature is the actual temperature, as measured by a thermometer, of the air (or other medium and surroundings) in any particular place.
Acier à outilsvignette Les aciers à outils, aussi appelés aciers à outil ou aciers outil, sont des aciers utilisés pour la fabrication d'outils mécaniques tels que les mèches, dés de matriçage, outils de coupe, cisailles, marteaux et burins. Ces aciers se caractérisent par de bonnes propriétés mécaniques générales à des duretés élevées (HRC supérieur à 55). On distingue les aciers de travail à froid (travail à température ambiante), les aciers de travail à chaud (travail à température élevée), les aciers rapides (conçus pour les applications à haute température, notamment la découpe à haute vitesse — forets.
Alliagethumb|Du bronze liquide versé dans des moules. En métallurgie, un alliage est un mélange de plusieurs éléments chimiques, dont le principal constituant est un métal, et dont les caractéristiques sont celles d'un matériau métallique . Les caractéristiques mécaniques des métaux purs sont la plupart du temps relativement faibles. Le fait d'ajouter d'autres éléments permet de « durcir » le métal en augmentant ses caractéristiques mécaniques.
Loi de CurieEn physique du solide, la loi de Curie énonce que la susceptibilité magnétique d'un matériau paramagnétique est inversement proportionnelle à la température . On l'écrit : où est une constante parfois appelée constante de Curie. Cette loi doit son nom à Pierre Curie qui l'a découverte expérimentalement à la fin du . Cette loi peut être démontrée par la physique statistique en considérant un système composé d'un grand nombre de moments magnétiques indépendants pouvant s'orienter parallèlement ou antiparallèlement à un champ magnétique appliqué .
Durcissement structuralLe durcissement structural est comme son nom l'indique un procédé permettant de durcir un alliage de métaux. Il nécessite un alliage métastable, dont la forme stable à température ambiante est un composé intermétallique constitué de deux phases différentes. Un recuit à l'intérieur du nez du diagramme TTT entraîne la germination de précipités de différentes nouvelles phases plus ou moins stables. Ces précipités, qu'ils soient cohérents ou incohérents avec la phase principale constituent des obstacles sur le chemin des dislocations ce qui augmente la dureté ainsi que les propriétés en traction du matériau.
AusténiteL'austénite est une solution solide de carbone dans l'allotrope γ du fer, qui est stable entre 911 et à la pression atmosphérique. Cet allotrope a une structure cristallographique cubique à faces centrées, notation Strukturbericht A1, qui permet une grande solubilité du carbone (jusque 2,1 % massique à ). Le fer γ est paramagnétique (on entend par là qu'il quitte le domaine de ferromagnétisme du fer à basse température – T < Tc = – et entre dans le domaine paramagnétique). vignette|Austénite.
Allotropes of ironAt atmospheric pressure, three allotropic forms of iron exist, depending on temperature: alpha iron (α-Fe, ferrite), gamma iron (γ-Fe, austenite), and delta iron (δ-Fe). At very high pressure, a fourth form exists, epsilon iron (ε-Fe, hexaferrum). Some controversial experimental evidence suggests the existence of a fifth high-pressure form that is stable at very high pressures and temperatures. The phases of iron at atmospheric pressure are important because of the differences in solubility of carbon, forming different types of steel.
Module de cisaillementEn résistance des matériaux, le module de cisaillement, module de glissement, module de rigidité, module de Coulomb ou second coefficient de Lamé, est une grandeur physique intrinsèque à chaque matériau et qui intervient dans la caractérisation des déformations causées par des efforts de cisaillement. La définition du module de rigidité , parfois aussi noté μ, estoù (voir l'image ci-contre) est la contrainte de cisaillement, la force, l'aire sur laquelle la force agit, le déplacement latéral relatif et l'écart à l'angle droit, le déplacement latéral et enfin l'épaisseur.
