CUIVRE

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Alliages de cuivre

Laitons

Les laitons sont des alliages à base de cuivre et de zinc ; ils renferment de 5 à 45 p. 100 de zinc et, éventuellement, divers autres éléments en faibles proportions destinés à améliorer certaines propriétés.

Selon leur composition, les laitons peuvent être soit moulés, soit travaillés à chaud ou à froid. Ils sont utilisés sous forme de tôles, de bandes droites ou roulées, de barres, de tubes, de fils, et présentent une remarquable aptitude à la mise en œuvre, supérieure à celle de la plupart des autres alliages industriels.

La teinte agréable des laitons, variant du rose au jaune selon la teneur en zinc, leur bonne résistance à la corrosion et leur aptitude aux traitements de surface permettent de réaliser économiquement des objets de belle présentation, d'un usage durable et d'un entretien facile.

Laitons simples

Ce sont des alliages binaires de cuivre et de zinc. À la température ordinaire, les laitons sont constitués d'une seule phase (α) jusqu'à 33 p. 100 de zinc et d'un mélange de deux phases (α + β′) de 33 à 46 p. 100. La phase α, cubique à faces centrées, est malléable à chaud et à froid ; elle permet des déformations importantes parlaminage, emboutissage, etc.

La phase β′ est dure et fragile ; lorsque sa proportion croît, l'alliage devient plus usinable mais moins facilement déformable à froid. Au chauffage, la phase β′ est remplacée par une phase cubique centrée beaucoup plus malléable (phase β).

Autres laitons

L'industrie emploie surtout des laitons au plomb, dits laitons de « décolletage », qui présentent une aptitude à l'usinage supérieure à celle de tous les autres alliages industriels. Pratiquement insoluble dans les laitons, le plomb (environ 2 p. 100) y est disséminé en fins globules qui provoquent la fragmentation des copeaux. Il joue également le rôle de lubrifiant en raison de son bas point de fusion.

Les laitons dits spéciaux résultent de l'incorporation d'un ou plusieurs éléments dont les plus employés sont : l'étain, l'aluminium, le manganèse, le nickel, le fer et le silicium. Ils se répartissent dans les phases α et β′ dont ils modifient les propriétés physico-chimiques ainsi que les proportions relatives.

Bronzes

Les bronzes sont essentiellement des alliages de cuivre et d'étain, bien que l'on parle parfois de bronze d'aluminium ou de bronze au béryllium.

La teneur en étain des alliages industriels est comprise entre 3 et 20 p. 100. Aux teneurs plus élevées, les bronzes deviennent de plus en plus fragiles, et ils sont alors réservés à des emplois très particuliers, comme le bronze à cloche qui renferme de 20 à 25 p. 100 d'étain.

En raison de leur excellente aptitude au moulage, les bronzes sont surtout des alliages de fonderie.

Bronzes binaires

Leur diagramme d'équilibre montre l'existence de plusieurs phases. La phase α, cubique à faces centrées, est la phase riche en cuivre. Son domaine s'étend jusqu'à environ 15 p. 100 d'étain. Elle est malléable à chaud et à froid. La phase δ est une phase cubique dure et fragile ; c'est elle qui donne aux cloches leur sonorité. Au fur et à mesure que croît la teneur en étain, la phase δ apparaît en quantité croissante sous une forme associée avec la phase α dans un eutectoïde α + δ. Les caractéristiques mécaniques des bronzes dépendent principalement de la teneur en composé δ.

Bronzes complexes

Les principaux éléments d'addition sont le phosphore, le zinc et le plomb.

Le phosphore, sous la forme de phosphure de cuivre, est utilisé pour désoxyder les bronzes, qui en renferment donc toujours un peu. À des teneurs plus élevées (de 0,1 à 0,2 p. 100), il forme avec le cuivre un composé Cu3P, dur et fragile, qui augmente la dureté et surtout améliore les qualités de frottement.

L'incorporation de 4 à 5 p. 100 de zinc diminue la proportion de composé δ et, par suite, augmente la malléabilité des bronzes tandis qu'elle diminue leurs qualités de frottement. Le plomb joue dans les bronzes le même rôle que dans les laitons : il améliore l'aptitude à l'usinage et l'étanchéité des pièces moulées.

Ces différentes sortes de bronzes peuvent être utilisées comme métal antifriction dans les coussinets. La phase δ, dure, supporte l'arbre de transmission en acier sans former avec lui d'alliage, tandis que la phase α, plus tendre, fait apparaître en s'usant des microcavités qui sont comblées par le lubr [...]

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Écrit par :

  • : Centre d'information cuivre, laitons, alliages
  • : professeur d'université à l'I.U.F.M. de Créteil, chercheur au Centre d'études de chimie métallurgique (C.N.R.S.)

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Pour citer l’article

 C.I.C.L.A., Jean-Louis VIGNES, « CUIVRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cuivre/