FERL'élément métallique

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Physico-chimie

Il existe quatre isotopes stables, de nombre de masse 56, 54, 57 et 58, classés par ordre d'abondance. Six isotopes radioactifs de nombre de masse 52, 53, 55, 59, 60 et 61, de période de décroissance respective 8 h, 9 min, 3 ans, 45 j, 105 ans et 100 min ont été synthétisés.

La résistivité électrique du fer est très sensible aux traces d'impuretés et aux défauts de structure des échantillons. C'est ce qui explique que les résultats publiés ne soient pas toujours identiques. À 0 0C, les valeurs trouvées s'échelonnent entre 8,57 et 9,67 μΩcm ; à 20 0C, entre 9,68 et 10,5 μΩcm. Le rapport de résistivité résiduelle à l'hydrogène liquide (ρambH) peut atteindre 5 500.

Dans le domaine optique, le spectre du fer est très complexe : entre 185,5 nm et 1197,3 nm, il comporte 3 606 raies dont certaines ont été choisies comme références.

Quelques propriétés sont données au tableau.

Fer : caractéristiques physiques

Tableau : Fer : caractéristiques physiques

Tableau

Quelques caractéristiques physiques du fer. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Structure cristalline

Le fer peut exister sous deux formes cristallines. La forme stable dans les conditions ordinaires de température et de pression est la forme cubique centrée du fer α. Entre 910 0C et 1 390 0C, on observe la forme cubique à faces centrées du fer γ. Au-delà de 1 390 0C et jusqu'au point de fusion, on retrouve la structure cubique centrée : c'est le fer δ. Il en résulte deux points de transformation allotropique. Les transformations observées au chauffage sont réversibles au refroidissement, mais il existe une hystérésis.

Analyse différentielle d'un échantillon

Dessin : Analyse différentielle d'un échantillon

Dessin

Courbes schématiques d'analyse thermique différentielle d'un échantillon de fer : on observe une hystérésis très nette à la transformation a⇌ɣ, alors que l'effet thermique correspondant au point de Curie apparaît à la même température au chauffage et au refroidissement. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les transformations s'accompagnent d'une variation brusque de toutes les propriétés physiques : chaleur spécifique, dilatation, résistivité électrique, pouvoir thermo-électrique, susceptibilité magnétique, etc. De plus, on observe une contraction de volume quand la structure cubique centrée se transforme en structure cubique à faces centrées. Par suite, pour déterminer les points de transformation du fer, il suffit d'étudier, en fonction de la température, les variations de l'une de ces propriétés physiques. Les méthodes les plus utilisées sont la dilatométrie, l'analyse thermique différentielle, les mesures éle [...]

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Fer : caractéristiques physiques

Fer : caractéristiques physiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Analyse différentielle d'un échantillon

Analyse différentielle d'un échantillon
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Limites élastiques

Limites élastiques
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Lignes de Piobert-Lüdres

Lignes de Piobert-Lüdres
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Pour citer l’article

Simone TALBOT-BESNARD, « FER - L'élément métallique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 03 décembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/fer-l-element-metallique/