FERL'élément métallique

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Composés minéraux

Le diagramme de la figure situe le domaine d'existence des différents oxydes : FeO, protoxyde de fer ; Fe3O4, magnétite  Fe2O3, sesquioxyde.

Température-composition du système fer-oxygène

Température-composition du système fer-oxygène

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Diagramme température-composition pour le système fer-oxygène. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Magnétite

Magnétite

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La magnétite, un oxyde de fer, cristallise dans les roches magmatiques basiques et ultrabasiques. Cet échantillon montre des cristaux caractéristiques octaédriques, aux faces striées, de couleur gris fer à noir. Le magnétisme de la magnétite, dû aux atomes de fer qu'elle contient, est... 

Crédits : R. Appiani/ De Agostini/ Getty Images

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Le protoxyde FeO est métastable à la température ordinaire. Il se forme au cours des traitements du minerai de fer et du travail à chaud du métal. Sa composition peut s'écarter notablement de la composition stœchiométrique, ce qui le rapproche d'un oxyde semi-métallique.

Le sesquioxyde existe sous deux formes allotropiques : la forme α rhomboédrique est la forme naturelle ; la forme quadratique préparée par oxydation de la magnétite a une structure ordonnée dérivant du spinelle. La magnétite est un oxyde mixte de type spinelle répondant à la formule [Fe23+ Fe2+] O42—. Elle est ferromagnétique et c'est un semi-conducteur dont la résistivité varie fortement avec la température. Ces ions Fe3+ et Fe2+ peuvent être remplacés par des ions M3+ et M2+, d'où une multiplicité de solutions solides.

Le diagramme de la figure 9 indique les domaines d'existence des deux seuls composés fer-soufre. Le sulfure ferreux FeS tolère de larges écarts à la composition stœchiométrique, tant par excès de fer que par excès de soufre vis-à-vis du rapport 1/1. Des solutions solides dans lesquelles le fer ou le soufre sont remplacés par des équivalents (Mn, Ni... ; Sc, As...) sont très nombreuses. Le bisulfure FeS2 se présente sous deux formes cristallines : l'une instable, la marcassite, l'autre stable, la pyrite.

Diagramme fer-soufre

Diagramme fer-soufre

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Diagramme Fe-S. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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L'azote peut former des solutions solides d'insertion dans le fer α (nitroferrite, nitromartensite), dans le fer γ (nitro-austénite), dans le fer δ et 3 composés semi-métalliques : les nitrures Fe4N (γ′), Fe3N (ε′), Fe2N (ζ).

Le phosphore peut former des solutions solides avec le fer α et le fer γ et 4 composés définis : Fe3P, Fe2P, FeP, FeP2.

Le diagramme fer-carbone (fig. 10) est à la base d [...]

Teneur en carbone des constituants des aciers

Teneur en carbone des constituants des aciers

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Le diagramme simplifié représente en fonction de la température et de la teneur en carbone les domaines d'existence des différents constituants des aciers. 

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Fer : caractéristiques physiques

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Analyse différentielle d'un échantillon

Analyse différentielle d'un échantillon
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Limites élastiques

Limites élastiques
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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 06 août 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/fer-l-element-metallique/