SIDÉRURGIE

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Convertisseur Bessemer

Convertisseur Bessemer
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Four à arc

Four à arc
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Four de fusion à induction

Four de fusion à induction
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Métallurgie du fer vers 1780

Métallurgie du fer vers 1780
Crédits : Hulton Getty

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Élaboration des aciers

Un acier est un alliage de fer et de carbone dont la teneur en ce dernier élément est inférieure à 2,06 p. 100 (point E du diagramme fer-carbone correspondant à la solubilité maximale du carbone dans le fer cubique à faces centrées ; ). Toutefois, de nombreux autres éléments peuvent figurer dans les aciers, soit en teneurs contrôlées, soit à l'état d'impuretés indésirables. L'art de l'aciériste consiste à ajouter les éléments utiles dans les meilleures conditions de rendement et de prix de revient et à éliminer au maximum et au meilleur compte les impuretés. Selon les propriétés requises, tel élément peut être une impureté ou une addition voulue, tel le soufre dans les aciers de décolletage. L'Euronorm 20 définit les limites supérieures des teneurs en certains éléments pour les aciers ordinaires, par exemple moins de 0,4 p. 100 de cuivre, moins de 0,3 p. 100 de nickel ; au-delà de ces teneurs, on entre dans le domaine des aciers spéciaux. On se bornera dans ce qui suit à traiter de l'élaboration de l'acier avec passage par la phase liquide, ce qui exclut par exemple le frittage (cf. métallurgie des poudres), la réduction directe et le puddlage (cf. métallurgie - Histoire).

Diagramme fer-carbone

Diagramme fer-carbone

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Diagramme fer-carbone. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Précipitation et partage

L'élimination d'un corps en solution dans un alliage peut se faire par précipitation ou par partage entre deux phases. La précipitation relève de la loi d'action de masse :

où M est le métal ; par exemple :

En ce qui concerne le deuxième mécanisme, on se limitera au partage entre phases liquides en écartant le procédé de purification par zone fondue où il y a partage entre une phase liquide et une phase solide. Dès 1872, Marcelin Berthelot, en étudiant la dissolution de différentes substances dans deux solvants incomplètement miscibles formant deux couches liquides superposées, a trouvé que le rapport K des concentrations c de la substance ajoutée dans les deux couches liquides est, à une température donnée, indépendant de l [...]

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Écrit par :

  • : ingénieur E.C.P., docteur ingénieur, directeur de l'Ecole supérieure de fonderie, chargé de cours titulaire au Conservatoire national des arts et métiers

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Autres références

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ACIER - Technologie

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  • Louis COLOMBIER, 
  • Gérard FESSIER, 
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Dans le chapitre « Traitements thermiques des aciers »  : […] Ces considérations sur la structure de l'acier, fonction des conditions de refroidissement, ont une grande importance pratique. Elles sont, en effet, à la base des divers traitements thermiques qui permettent d'attribuer à un acier un large éventail de propriétés. Le plus simple de ces traitements est le recuit , qui comporte soit un chauffage au-dessu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/acier-technologie/#i_2882

ACIER - Économie

  • Écrit par 
  • Franco MANNATO
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Jusqu'au début des années 1970, l'analyse économique de la sidérurgie a été menée principalement sous l'angle de la production. Cela s'expliquait à la fois par l'aspect stratégique de la production d'acier et par le fait que cette dernière allait toujours croissant et répondait à une demande en constante augmentation sur le moyen et long terme. Tout a changé après la crise pétrolière de 1973 ave […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/acier-economie/#i_2882

ALLIAGES

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Dans le chapitre « Alliages métalliques industriels »  : […] Après ces considérations générales, nous pouvons maintenant nous intéresser à des alliages industriels. Les plus utilisés sont les aciers, qui présentent une palette particulièrement riche de produits, depuis ce qu'il est convenu d'appeler, plus ou moins péjorativement, la ferraille, jusqu'aux aciers inoxydables, en passant par les maragings , mis en œuvre pour des usages tel […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alliages/#i_2882

APPARITION DE L'INDUSTRIE DU FER

  • Écrit par 
  • Nicole CHÉZEAU
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Les premières traces de l'industrie du fer sont attestées vers 1700 à 1500 avant J.-C. dans le sud du Caucase. À cette époque, les forgerons chalybes faisaient chauffer un mélange de minerai de fer et de charbon de bois dans un simple trou. Chez les Hittites, ce procédé primitif évolue vers le bas foyer, sorte de four semi-enterré dans lequel la combustion est activée par l'air insufflé au moyen d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/apparition-de-l-industrie-du-fer/#i_2882

APPARITION DES HAUTS-FOURNEAUX

  • Écrit par 
  • Olivier LAVOISY
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En Occident, les premiers hauts-fourneaux apparaissent vraisemblablement dans la région de Liège durant la seconde moitié du xiv e  siècle. Le principe est d'augmenter la taille des foyers pour accroître la production de fer. Cependant la réduction (élimination de l'oxygène) de minerais de fer mélangés au charbon de bois ne donne plus, dans les h […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/apparition-des-hauts-fourneaux/#i_2882

BESSEMER sir HENRY (1813-1898)

  • Écrit par 
  • James Patrick SAVILLE
  • , Universalis
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Ingénieur et industriel britanique, né le 19 janvier 1813 à Charlton (Hertfordshire) et mort le 15 mars 1898 à Londres, surtout connu pour avoir développé le premier procédé industriel de fabrication de l'acier (alliage de fer et de carbone de teneur intermédiaire entre le fer et la fonte). Fils d'un ingénieur et fondeur de caractères typographiques, Henry Bessemer montre très tôt des dispositions […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bessemer-sir-henry/#i_2882

CHARBON - Industrie charbonnière

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Dans le chapitre « L'usage sidérurgique  »  : […] Pour utiliser le charbon dans l'industrie sidérurgique, il faut d'abord le transformer en coke. Certains charbons, dits charbons à coke, chauffés à l'abri de l'air, ont la propriété de fondre vers 600  0 C puis de se solidifier à nouveau en un produit poreux et résistant, constitué essentiellement de carbone, que l'on appelle coke. Cette opération est réalisée dans des fou […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/charbon-industrie-charbonniere/#i_2882

CHARPY GEORGES (1865-1945)

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CHINE - Les régions chinoises

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Dans le chapitre « La Chine du Sud-Est »  : […] On peut distinguer, au sud des Qinling comme au nord, un gradin occidental élevé, une zone centrale déprimée, un gradin oriental élevé. Toutefois, le relief n'a pas la belle ordonnance qu'il a au nord et il est beaucoup plus accidenté. Le gradin occidental comprend, au pied des hautes montagnes méridiennes du Sichuan, un bassin déprimé, le Bassin rouge, séparé des plaines du Yangzi par les Dabash […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chine-les-regions-chinoises/#i_2882

CHINE - Histoire jusqu'en 1949

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Dans le chapitre « Réorganisation politique et militaire »  : […] Les deux siècles et demi qui précèdent l'unification des pays chinois par le royaume de Qin, en 221 avant J.-C., sont connus dans l'histoire sous le nom de « période des Royaumes combattants » (Zhanguo) . Pour l'historiographie traditionnelle, cette période commence avec la division, en 453, du royaume de Jin, au Shānxi et dans le nord du Henan, en trois plus petits royaumes : Zhao au nord, bien […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chine-histoire-jusqu-en-1949/#i_2882

FER - Minerais de fer

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FER, FONTE ET ACIER - (repères chronologiques)

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FLUORURES NATURELS

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  • Guy ROGER
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Dans le chapitre « Usages et importance économique »  : […] La fluorine connaît trois usages industriels principaux. En premier lieu, dans la fabrication des aciers, elle rend plus fluide la scorie et facilite l'élimination du soufre et du phosphore. Le second débouché est l'industrie chimique : fabrication d'acide fluorhydrique, de fluor. Enfin, l'industrie céramique l'utilise pour son pouvoir opacifiant. Les autres usages sont plus restreints. Les crista […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fluorures-naturels/#i_2882

FONTE AU COKE

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  • Nicole CHÉZEAU
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Au début du xviii e  siècle, la sidérurgie anglaise paraissait condamnée par un manque de charbon de bois causé par un déboisement intensif. Ce problème, vital, fut résolu par la mise au point par Abraham Darby (1678 ?-1717), dès 1709, d'un nouveau combustible à haut pouvoir calorifique, le coke, obtenu par pyrolyse du charbon minéral. Après 1780, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fonte-au-coke/#i_2882

INCLUSIONS, physique du solide

  • Écrit par 
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Presque tous les cristaux comportent des lacunes de cristallisation ou des cavités remplies par des corps à l'état gazeux, liquide ou solide. Ces inclusions sont connues depuis très longtemps puisque H. Sorby en donne les premières descriptions dès le début du xix e  siècle, mais ce n'est que vers les années cinquante et sous l'impulsion de cherch […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/inclusions-physique-du-solide/#i_2882

KRUPP LES

  • Écrit par 
  • Alfred WAHL
  •  • 632 mots
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L'ascension de l'entreprise Krupp au début du xix e  siècle, sa toute-puissance de 1870 à 1960 et sa dislocation en 1967 constituent un parfait symbole de l'évolution de la sidérurgie à l'époque contemporaine en Allemagne, ainsi que des armements et des guerres modernes. Venue du commerce, la famille Krupp s'intéresse à la fonderie à la fin du […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/les-krupp/#i_2882

LIÈGE, ville

  • Écrit par 
  • Jean LEJEUNE, 
  • Xavier MABILLE
  •  • 6 992 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Le défi de la reconversion »  : […] À la veille de la Seconde Guerre mondiale, l'industrie liégeoise connut un certain redressement après les années de crise, grâce en particulier à l'achèvement du canal Albert reliant Liège à Anvers. Elle se maintint dans les années d'après guerre, son potentiel ayant été préservé pour l'essentiel. Elle fut toutefois confrontée dès 1959 à la crise charbonnière : peu à peu, les charbonnages cessère […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/liege-ville/#i_2882

MARTIN PIERRE-ÉMILE (1824-1915)

  • Écrit par 
  • Bruno JACOMY
  •  • 525 mots
  •  • 1 média

Pierre-Émile Martin, métallurgiste français, réussit le 8 avril 1864 la première fusion d'un mélange de fonte et de fer, sur la base d'un procédé d'obtention de l'acier par oxydo-réduction imaginé par René-Antoine Ferchault de Réaumur dès 1722. Cette technique prendra le nom de procédé Siemens-Martin. Pierre-Émile Martin naît le 17 août 1824 à Bourges, dans une famille de maîtres de forges de la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pierre-emile-martin/#i_2882

MÉTALLURGIE

  • Écrit par 
  • Adrienne R. WEILL
  •  • 6 882 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Acier au creuset et fonte de qualité au XVIIIe siècle »  : […] Un horloger de Sheffield, Benjamin Huntsman, se plaint de l'irrégularité des loupes d'acier qu'on lui livre. Pour les homogénéiser, il parvient à trouver le réfractaire dont il fera des creusets ; grâce au coke, la température de fusion sera atteinte : pour la première fois l'acier est fondu (1740). Le procédé sera repris à l'échelle industrielle en Suisse, puis en France, au début du […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/metallurgie/#i_2882

MEXIQUE

  • Écrit par 
  • Jacques BRASSEUL, 
  • Henri ENJALBERT, 
  • Roland LABARRE, 
  • Cécile LACHENAL, 
  • Jean A. MEYER, 
  • Marie-France PRÉVÔT-SCHAPIRA, 
  • Philippe SIERRA
  •  • 32 124 mots
  •  • 26 médias

Dans le chapitre « Le Mexique industriel : les héritages  »  : […] Le processus d'industrialisation du Mexique débute à la fin du xix e  siècle. Les industries de biens de consommation, essentiellement le textile, s'installent alors à Mexico et dans les grandes villes du plateau central comme Puebla, ainsi qu'à Guadalajara à l'ouest. Des industries lourdes se développent plus au nord, à Monterrey, berceau de la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mexique/#i_2882

MINES, Antiquité gréco-romaine

  • Écrit par 
  • Claude DOMERGUE
  •  • 12 790 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Les techniques de la métallurgie extractive »  : […] Un certain nombre d'opérations s'insèrent entre la sortie du minerai de la mine et la phase chimique de l'extraction même. À sa sortie de la mine, le minerai est dans son état brut, mêlé le plus souvent à la gangue filonienne. Il faut l'en séparer par concassage, broyage et lavage. Pour le concassage, des enclumes en pierre ont été utilisées, comme aux époques précédentes : on en trouve au Laurio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mines-antiquite-greco-romaine/#i_2882

MONTLUÇON

  • Écrit par 
  • Christian JAMOT
  •  • 696 mots
  •  • 1 média

Montluçon, sous-préfecture de l'Allier , est perchée, en situation défensive, sur une butte du fossé qui l'abrite. C'est une place forte avancée du Bourbonnais, qui connaît une période de prospérité sous les ducs de Bourbon, notamment aux xiv e et xv e  siècles. À l'aube de l'ère industrielle, la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/montlucon/#i_2882

OURAL

  • Écrit par 
  • André BLANC, 
  • Pierre CARRIÈRE, 
  • Pascal MARCHAND, 
  • Guy MENNESSIER
  •  • 4 070 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Une montagne traditionnellement vouée à l'industrie lourde »  : […] L'Oural entre dans les circuits économiques aux xiv - xv e  siècles. Les Novgorodiens viennent y chercher des fourrures et du sel. Passé sous la tutelle de la Moscovie à la fin du xv e  siècle, il voit passer les pistes qui relient Moscou à la Sibérie, conquise à partir d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/oural/#i_2882

OXYGÈNE

  • Écrit par 
  • Robert CREUSE, 
  • René NOTO
  •  • 6 318 mots
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Dans le chapitre « Le dioxygène en sidérurgie »  : […] L' affinage au dioxygène de la fonte a pratiquement bouleversé cette industrie. Deux méthodes sont utilisées : soufflage à l'aide d'une lance au-dessus du bain (procédés L.D. et Kaldo), ou barbotage par insufflation à la base du convertisseur (procédé O.B.M.). On tend même à utiliser le dioxygène en amont de l'élaboration de l'acier dans celle de la fonte ; on rajoute du dioxygène dans les vents d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/oxygene/#i_2882

PROCÉDÉ INDUSTRIEL DE FABRICATION DE L'ACIER

  • Écrit par 
  • Nicole CHÉZEAU
  •  • 254 mots
  •  • 1 média

L'acier, alliage de fer et de carbone de teneur intermédiaire entre le fer et la fonte, est encore au milieu du xix e  siècle un métal coûteux utilisé pour la fabrication d'outils de qualité. Avec le développement des chemins de fer et de l'armement, la nécessité d'une production en masse se fait sentir. Le premier procédé industriel de fabricatio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/procede-industriel-de-fabrication-de-l-acier/#i_2882

PUDDLAGE

  • Écrit par 
  • Olivier LAVOISY
  •  • 189 mots

L'Anglais Henry Cort dépose en 1784 un brevet sur le puddlage pour transformer la fonte (alliage de fer et de carbone) en fer, peu après celui de Peter Onions (1783). Dans ce procédé, qui représente un progrès décisif pour les techniques d'affinage, la fonte, cassée en morceaux et mélangée à des scories riches en oxydes de fer, est décarburée (affinée) dans un four chauffé au coke. Dès la fusion, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/puddlage/#i_2882

SCORIES MÉTALLURGIQUES

  • Écrit par 
  • Stanislas de CHAWLOWSKI
  •  • 915 mots

On désigne sous le nom général de scories des sous-produits d'élaborations métallurgiques. Les anciens connaissaient déjà ces résidus et les Grecs les dénommaient skôria (scorie de fer), d'où dérive notre appellation moderne. On peut distinguer, suivant leur origine, les scories de réduction et les scories d'affinage. Ce sont naturellement les scories provenant de la métallu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/scories-metallurgiques/#i_2882

TECHNIQUES HISTOIRE DES

  • Écrit par 
  • Bruno JACOMY
  •  • 7 214 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre «  L'Antiquité »  : […] L'Antiquité verra les civilisations méditerranéennes passer d'une structure rurale disséminée à une structure partiellement urbanisée, bâtie autour d'un pouvoir politique fort. Le contexte géographique joue, au démarrage de cette évolution, un rôle capital. L'émergence d'une culture urbaine dans les vallées du Nil, du Tigre et de l'Euphrate peut être rapprochée, sur le plan du développement techn […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/histoire-des-techniques/#i_2882

VANADIUM

  • Écrit par 
  • Roger DURAND
  •  • 2 617 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Aciers et fontes alliés »  : […] Le vanadium stabilise le fer α, avec lequel il donne une solution solide totale, et il a une très grande affinité pour le carbone. Ces deux caractères jouent un rôle essentiel dans les alliages fer-carbone (cf. acier  - Technologie) : – il est alphagène et diminue la zone de stabilité de l'austénite au profit de celle de la ferrite, avec disparition du domaine austénitiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vanadium/#i_2882

Voir aussi

ACIER technologie    AFFINAGE métallurgie    A.O.D.    ARC ÉLECTRIQUE    PROCÉDÉ BESSEMER    C.L.U.    DÉCARBURATION    DÉPHOSPHORATION    DÉSOXYDATION    DÉSULFURATION    DIAGRAMME D' ELLINGHAM    FOURS    FUSION    INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE    PROCÉDÉ KALDO    L.B.E.    L.D.    O.L.P.    PROCÉDÉ SIEMENS-MARTIN    SPIEGELS    PROCÉDÉ THOMAS-GILCHRIST

Pour citer l’article

Jean DUFLOT, « SIDÉRURGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 mai 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/siderurgie/