Qu'est-ce qu'un métal ferreux ? – Un guide complet

Qu'est-ce qu'un métal ferreux ?

Le terme ferreux vient du mot latin Ferrum, qui signifie « composé métallique contenant du fer ». Les métaux ferreux sont ceux qui ne contiennent que de petites quantités de fer dans leur composition. Les métaux ferreux sont magnétiques et ont une résistance et une dureté élevées en raison de leur teneur en fer.

Le métal ferreux est tout métal composé principalement de fer et possédant des propriétés magnétiques. Le métal ferreux est connu pour sa dureté, sa durabilité et sa résistance à la traction. Certains métaux ferreux courants comprennent l'acier allié, l'acier au carbone, la fonte et le fer forgé. Les métaux ferreux sont connus et utilisés pour leur résistance.

Les métaux ferreux sont très vulnérables à la corrosion lorsqu'ils sont exposés à l'humidité ou à un environnement acide ou corrosif en raison de leur forte teneur en molécules de carbone. En tant que tels, ils sont généralement mélangés avec de nombreux éléments d'alliage différents pour obtenir les propriétés souhaitées.

Certains exemples d'éléments d'alliage utilisés comprennent le chrome, le vanadium, le nickel et le manganèse. Ces éléments peuvent conférer aux aciers ferreux les propriétés matérielles qui les rendent largement utilisés dans diverses industries mécaniques.

Certaines propriétés souhaitables des métaux ferreux comprennent la durabilité, une grande résistance à la traction, la magnétité, une faible résistance à la corrosion, la couleur argentée, la capacité d'être recyclé et la conduction électrique. Cela dit, il est difficile d'attribuer des propriétés communes à l'ensemble des métaux ferreux en raison de la grande variété d'éléments d'alliage utilisés pour modifier leurs caractéristiques.

Les propriétés qu'ils possèdent les rendent parfaits pour être utilisés dans les secteurs industriel et architectural pour des projets tels que des gratte-ciel, des ponts, des projets ferroviaires et des véhicules. En raison de leurs propriétés magnétiques, les métaux ferreux sont également largement utilisés dans divers appareils et moteurs.

Les métaux ferreux, cependant, ont une teneur élevée en carbone, ce qui les rend généralement plus susceptibles de rouiller; l'acier inoxydable est une exception en raison de sa teneur en chrome, tout comme le fer forgé, en raison de la pureté de sa teneur en fer. Les métaux ferreux sont largement utilisés dans presque toutes les industries telles que la fabrication de conteneurs maritimes, de tuyauteries industrielles, d'automobiles, de voies ferrées, de navires et de nombreux outils commerciaux et domestiques.

Ressources utiles :

• Que sont les métaux non ferreux ?
• Que sont les métaux et les différents types de métaux ?
• Que sont les métaux alcalins ?

Qu'est-ce que le ferreux ?

En chimie, l'adjectif ferreux désigne un composé contenant du fer (II), c'est-à-dire du fer dans son état d'oxydation +2, éventuellement sous forme de cation divalent Fe2+. Il s'oppose au « ferrique » ou fer (III), c'est-à-dire au fer à l'état d'oxydation +3, comme le cation trivalent Fe3+.

Cet usage a été largement remplacé par la nomenclature IUPAC, qui demande que l'état d'oxydation soit indiqué par des chiffres romains entre parenthèses, comme l'oxyde de fer (II) pour l'oxyde ferreux (FeO), l'oxyde de fer (III) pour l'oxyde ferrique (Fe2O3) , et oxyde de fer (II, III) pour l'oxyde Fe3O4 qui contient les deux formes de fer.

En dehors de la chimie, « ferreux » signifie généralement « contenant du fer ». Le mot est dérivé du mot latin Ferrum ("fer"). Les métaux ferreux comprennent l'acier et la fonte brute (avec une teneur en carbone de quelques pour cent) et les alliages de fer avec d'autres métaux (comme l'acier inoxydable). "Non ferreux" est utilisé pour décrire les métaux et alliages qui ne contiennent pas une quantité appréciable de fer.

Le terme «ferreux» s'applique généralement uniquement aux métaux et alliages. L'adjectif ferrugineux est plutôt utilisé pour désigner des substances non métalliques qui contiennent du fer, telles que «l'eau ferrugineuse»; ou à une couleur brun orangé ressemblant à celle de la rouille.

Propriétés des métaux ferreux

Les métaux ferreux partagent certaines propriétés de base, notamment le fait d'être sujets à la rouille et d'être magnétiques. La liste des propriétés courantes des métaux ferreux comprend :

• Durable
• Bonne résistance à la traction
• Bonne conductivité électrique
• Faible résistance à la corrosion
• De couleur argentée
• Recyclable
• Généralement magnétique

Les métaux ferreux peuvent inclure une large gamme d'éléments d'alliage différents, notamment le chrome, le nickel, le manganèse, le molybdène et le vanadium, le manganèse. Ces éléments d'alliage confèrent aux matériaux ferreux différentes propriétés qui leur permettent d'être utilisés dans une variété d'applications d'ingénierie et autres, y compris les outils, les pipelines, les conteneurs, les couverts et les fabrications plus importantes comme les gratte-ciel.

Liste des métaux ferreux

Certains métaux ferreux courants comprennent l'acier allié, l'acier au carbone, la fonte et le fer forgé, discutons de chacun d'eux un par un.

1. Acier

L'acier est fabriqué en ajoutant du fer au carbone qui durcit le fer. L'acier allié devient encore plus résistant à mesure que d'autres éléments comme le chrome et le nickel sont introduits. L'acier est fabriqué en chauffant et en faisant fondre du minerai de fer dans des fours. La boîte en acier est extraite des fours et coulée dans des moules pour former des barres d'acier. L'acier est largement utilisé dans les industries de la construction et de la fabrication.

2. Acier au carbone

L'acier au carbone a une teneur en carbone plus élevée que les autres types d'acier, ce qui le rend exceptionnellement dur. Il est couramment utilisé dans la fabrication de machines-outils, de perceuses, de lames, de tarauds et de ressorts. Il peut garder un tranchant tranchant.

3. Acier allié

Les aciers alliés incorporent des éléments tels que le chrome, le nickel et le titane pour conférer une plus grande résistance et durabilité sans augmenter le poids. L'acier inoxydable est un acier allié important fabriqué à partir de chrome. Les aciers alliés sont utilisés dans la construction, les machines-outils et les composants électriques.

4. Fonte

La fonte est un alliage composé de fer, de carbone et de silicium. La fonte est cassante, dure et résistante à l'usure. Il est utilisé dans les conduites d'eau, les machines-outils, les moteurs d'automobiles et les poêles.

La fonte est produite lorsqu'une teneur en carbone de 1,5 à 4 % est alliée au fer. D'autres éléments tels que le silicium, le manganèse, le soufre et le phosphore seront présents, mais seulement en petites quantités. La fonte est fragile mais a une bonne résistance à l'usure en raison de sa dureté. Il est également facile à couler, relativement bon marché, a une résistance à la compression élevée et un point de fusion bas.

5. Fer Forgé

Le fer forgé est un alliage contenant si peu de carbone qu'il s'agit presque de fer pur. Au cours du processus de fabrication, du laitier est ajouté, ce qui confère au fer forgé une excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation, mais sa dureté et sa résistance à la fatigue sont faibles. Le fer forgé est utilisé pour les clôtures et les balustrades, les outils agricoles, les clous, les barbelés, les chaînes et divers ornements.

Exemples et utilisations de chacun

En raison des propriétés différentes des matériaux ferreux, ils ont une variété d'applications qui diffèrent selon le métal utilisé :

Acier non allié

Aussi connus sous le nom d'aciers au carbone, les aciers non alliés utilisent le carbone comme élément d'alliage. Ces aciers contiennent d'autres éléments, tels que le manganèse, le silicium, le soufre et le phosphore, mais la teneur en ces éléments est si faible qu'ils n'affectent pas les propriétés du matériau.

Les aciers non alliés sont classés comme ayant une teneur en carbone faible, moyenne ou élevée, et chacun a des caractéristiques et des méthodes de traitement différentes :

1. Acier à faible teneur en carbone

Les aciers à faible teneur en carbone, également appelés aciers doux, ne contiennent que 0,05 à 0,25 % de carbone. Peu coûteux et malléables, ces aciers sont largement utilisés pour des articles tels que la boulonnerie ou les pièces forgées. La dureté de surface de ces aciers peut être augmentée par cémentation.

2. Acier au carbone moyen

Les aciers à carbone moyen contiennent 0,25 à 0,6 % de carbone. Cette teneur en carbone plus élevée offre une augmentation de la résistance et de la dureté par rapport aux aciers à faible teneur en carbone. Cependant, ces aciers ont une ductilité réduite par rapport aux aciers à faible teneur en carbone.

Des niveaux accrus de carbone et de manganèse dans les aciers à carbone moyen signifient qu'ils peuvent être trempés et trempés. Ces aciers sont largement utilisés pour la fabrication de composants pour l'industrie automobile, tels que les engrenages, les essieux et les arbres, mais conviennent également aux applications ferroviaires.

3. Acier à haute teneur en carbone

Les aciers à haute teneur en carbone contiennent 0,6 à 1 % de carbone et sont les plus solides des aciers non alliés. Cette résistance les rend idéales pour les applications nécessitant une résistance à l'usure mécanique, tout en conservant leur forme.

Du côté négatif, ces aciers sont inférieurs aux aciers à faible teneur en carbone en termes de soudabilité, de ductilité et de résistance aux chocs. L'acier à haute teneur en carbone est utilisé pour les ressorts, les lames, les rails en acier, les câbles métalliques, les plaques résistantes à l'usure, les outils, etc.

Acier allié et éléments d'alliage

Les aciers alliés constituent un autre sous-groupe de métaux ferreux, chaque élément d'alliage ayant son propre effet sur les propriétés du matériau. Ces éléments d'alliage comprennent le chrome, le cuivre, le nickel, le silicium et le titane, mais peuvent être combinés pour fournir une gamme de propriétés. Voici les propriétés des plus courants de ces éléments d'alliage :

1. Chrome

Le chrome est utilisé pour fabriquer de l'acier inoxydable, avec des niveaux de chrome de plus de 11 %, ce qui rend les métaux résistants à la corrosion. Une couche de chrome oxydé au-dessus du métal empêchera le métal sous-jacent d'entrer en contact avec l'oxygène, réduisant ainsi considérablement les risques de corrosion. Le chrome augmente également la dureté, la résistance à la traction, la ténacité et la résistance à l'usure d'un métal.

2. Manganèse

Le manganèse peut être utilisé comme élément d'alliage pour empêcher la formation de sulfures de fer, ainsi que pour augmenter la résistance à haute température, améliorer la ductilité et la résistance à l'usure. Le manganèse peut également améliorer la trempabilité grâce à la trempe, réduisant ainsi le risque de formation de défauts et rendant le métal plus stable.

3. Nickel

Le nickel, lorsqu'il est utilisé avec d'autres éléments, peut augmenter la ductilité et la résistance à la corrosion. Par exemple, un mélange de 18 % de chrome et de 8 % de nickel crée un acier inoxydable extrêmement durable.

4. Silicium

Le silicium peut être utilisé pour augmenter les propriétés magnétiques du métal ainsi que pour améliorer la résistance et fournir de l'élasticité pour des applications telles que les ressorts.

5. Titane

Le titane peut être utilisé pour améliorer la solidité et la résistance à la corrosion d'un métal, ainsi que pour limiter la taille des grains d'austénite.

6. Vanadium

Les carbures de vanadium limitent également la taille des grains d'un métal, augmentant la ductilité du matériau allié. Le vanadium améliore également la résistance, la dureté, l'usure et la résistance aux chocs. Cependant, s'il est utilisé en quantités trop élevées, il peut avoir un impact négatif sur les propriétés des matériaux.

7. Molybdène

Le molybdène offre un bon effet sur les alliages d'acier fonctionnant à des températures élevées. Il améliore non seulement les propriétés mécaniques, mais offre également une plus grande résistance à la rouille et à la corrosion, et amplifie les effets des autres éléments d'alliage.

FAQ.

Que sont les métaux ferreux ?

Le mot «ferreux» vient du mot latin «Ferrum», qui signifie «fer». ‘ Les métaux ferreux comprennent l'acier, la fonte, ainsi que les alliages de fer avec d'autres métaux (comme l'acier inoxydable).

Quels sont les exemples de métaux ferreux ?

Certains des exemples les plus courants de métaux ferreux comprennent l'acier, la fonte et le fer forgé. Réputé pour sa ténacité et son usinabilité, l'acier est largement utilisé dans les industries de la construction et de la fabrication.

Qu'est-ce que les métaux ferreux et non ferreux ?

Les métaux ferreux sont définis comme les métaux qui contiennent du fer. Les métaux non ferreux ne le font pas. L'une des principales distinctions en matière de spécialisation est de savoir si les fonderies travaillent avec des métaux ferreux, des métaux non ferreux ou les deux. La définition de métal ferreux est tout métal contenant du fer; les métaux non ferreux ne le font pas.

Quels sont les quatre métaux ferreux courants ?

Les métaux ferreux les plus courants sont la fonte, le fer forgé, l'acier allié et l'acier au carbone, également appelé acier de construction.

Quels sont les 3 types de métaux ?

Il existe trois principaux types de métaux, les métaux ferreux, les métaux non ferreux et les alliages. Les métaux ferreux sont des métaux composés principalement de fer et de petites quantités d'autres éléments.

Comment sont fabriqués les métaux ferreux ?

Les métaux ferreux doivent être extraits du minerai de fer. La source de minerai de fer est la croûte terrestre, qui contient des métaux et des composés métalliques tels que l'oxyde de fer. Cependant, le minerai est souvent mélangé à d'autres substances. Afin d'optimiser l'utilisation du métal, il doit être extrait du mélange.

Quel est le métal ferreux le plus courant ?

Les aciers au carbone sont probablement le type de métal ferreux le plus largement utilisé. Ils sont principalement constitués de fer, plus de 90% de leur composition chimique étant cet élément. Le seul autre élément d'alliage majeur dans l'acier au carbone est le carbone.

Pourquoi l'acier inoxydable est-il ferreux ?

L'acier inoxydable est un métal ferreux car il contient du fer. Les métaux ferreux contiennent principalement du fer. Ils ont de petites quantités d'autres métaux ou éléments ajoutés, pour donner les propriétés requises. Les métaux ferreux sont magnétiques et offrent peu de résistance à la corrosion.

Quelle est la différence entre ferrique et ferreux ?

L'oxyde ferreux, communément appelé oxyde de fer (II), contient du fer qui a perdu 2 électrons au cours du processus d'oxydation. Ainsi, il est capable de se lier avec d'autres atomes qui ont 2 électrons supplémentaires. L'oxyde ferrique est communément appelé oxyde de fer (III). Il contient du fer qui a perdu 3 électrons.

Pourquoi les métaux ferreux sont-ils magnétiques ?

Le terme métal ferreux désigne tout métal contenant du fer. En raison de leur teneur en fer, les métaux ferreux sont magnétiques, forts et durs.

Qu'est-ce qu'un alliage ferreux ?

Les alliages ferreux (ferroalliages) ou métaux sont des métaux constitués principalement de fer (Fe). L'acier est un alliage à base de fer contenant généralement moins de 1 % de carbone, alors que le fer contient souvent 2 % ou plus de carbone.

Pourquoi le manganèse est-il ferreux ?

Le manganèse et le cobalt contiennent du fer, c'est pourquoi ils sont appelés minéraux ferreux. Alors que le mica, la bauxite ne contient pas de fer, elles sont donc non ferreuses.

Quels sont les minéraux ferreux, donnez deux exemples ?

Les minéraux qui contiennent du fer sont appelés minéraux ferreux. Un exemple de minéraux ferreux est les chromites, le minerai de fer et le manganèse.