REPUBLIQUE DU SENEGAL

UN PEUPLE-UN BUT-UNE FOI

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MINISTERE DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE, DE
L’ARTISANAT ET DE L’INSERTION
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CENTRE D’ENTREPRENARIAT ET DE DEVELOPPEMENT

TECHNIQUE « LE G15 »

CONSTITUTION DES METAUX

INDUSTRIELS ET ALLIAGES

PRESENTES PAR :
PROFESSEUR :

 JULIEN I CAMARA Mr NDIAYE

 COUMBA DIA
 SEYIDINA M DIA

ANNEE ACADEMIQUE : 2022/2023

 PLAN
 INTRODUCTION
 Structure cristalline
 Les métaux
 Alliages ferreux
 Alliages non ferreux
 Alliages spéciaux
 Conclusion
 INTRODUCTION :

Les métaux industriels et les alliages sont des matériaux largement utilisés dans l'industrie
pour des applications variées telles que la construction, la production d'énergie, la
fabrication automobile, etc. Les métaux industriels les plus couramment utilisés sont
l'aluminium, le cuivre, le plomb, le nickel, l'étain, le zinc, le titane et le fer. Les alliages sont
des mélanges de deux ou plusieurs métaux, ou d'un métal avec d'autres éléments, tels que
le carbone, le silicium ou le phosphore. Les alliages sont créés pour améliorer les propriétés
des métaux de base, telles que la résistance à la corrosion, la dureté, la résistance à la
chaleur, etc.

A. Structure cristalline :
La structure cristalline est le motif de répétition régulier des atomes dans un cristal. Chaque
métal a une structure cristalline spécifique qui détermine ses propriétés physiques et
mécaniques. Par exemple, l'aluminium a une structure cristalline cubique à faces centrées,
ce qui lui confère une excellente résistance à la corrosion et une bonne conductivité
thermique et électrique. Le cuivre a également une structure cristalline cubique à faces
centrées, mais il est plus doux et plus malléable que l'aluminium, ce qui le rend plus facile à
travailler. Le plomb a également une structure cristalline cubique à faces centrées, mais il est
très mou et facilement déformable.

Système cubique à système cubique centré (CC)

Faces centrées (CFC)

Système hexagonal

Compact (HC)
 B. Réseau cristallin de l’état
métallique
Chaque atome cède un ou plusieurs électrons, qui forment alors une « liaison géante », la liaison
métallique. Les électrons sont délocalisés sur tout le métal. Ils sont situés dans une zone appelée bande
de construction, et peuvent se déplacer, sous l’effet d’un champ électrique. Le cristal métallique est ainsi
conducteur. Les ions fixes de ce cristal forment la structure cristalline.

Les ions du réseau sont assimilés à des sphères de rayon rm, rayon métallique, disposées selon un
assemblage compact.

1. Système cubique centré(CC)

La structure cubique centrée (cc), dite aussi cubique à corps centré (ccc), est un type de structure
cristalline.

Dans cette structure, les atomes sont situés :

 aux 8 sommets d'un cube ;

 au centre du cube.

Chaque atome dans les coins ne comptant que pour 1/8 (chaque atome est partagé par 8 mailles
différents) et l'atome central pour 1, la maille conventionnelle de cette structure comporte 2 atomes. Elle
est entièrement déterminée par un unique paramètre de maille, la longueur de l'arête a.

La distance entre deux coins opposés du cube est égale à √3 fois le paramètre de maille a. Mais, dans le
cas d'une structure cubique centrée, cette distance est deux fois le diamètre atomique ou quatre fois le
rayon = 4R, de sorte que :

a = 4/√3×R

La compacité, proportion d'espaces occupés par les atomes de la maille cubique centrée est de :
 2. Système cubique à faces centrées(CCF)
Un cristal est dit cubique à faces centrées (cfc) ou simplement cubique faces centrées lorsque les nœuds
de son réseau sont situés :

 aux huit sommets d'un cube ;

 au centre de chacune des faces de ce cube.

La maille cubique à faces centrées possède 8 × 1/8 + 6 × 1/2 = 4 nœuds en propre. Le mode de
calcul est simple :

 8 nœuds aux 8 sommets, chacun partagé entre 8 mailles ;

 6 nœuds aux centres des 6 faces du cube, chacun partagé entre 2 mailles.
En cubique faces centrées, le paramètre de la maille se déduit facilement :a √ 2=4 R (selon la
❑ 4R
diagonale d'une face du cube) avec R rayon de l'atome en question, d'où : ❑ a= .
√2
Le rayon R de l'atome peut ainsi être déterminé à partir du paramètre de maille 𝑎 tel que : 𝑅
a √2
¿
4
La compacité ou densité, c'est-à-dire la proportion d'espace occupée par les atomes, de la maille
cubique faces centrées est de :

3. Système hexagonal compact (HC)

Dans ce système la maille est représentée par un prisme dont le plan de base est hexagonal.

Nombre d’ions par maille : les centres ions se situant aux 12 sommets du prisme, appartient donc à 12
prismes adjacents et comptent pour chacun 1/6. Quant aux 2 ions situés sur les bases du prisme, ils
comptent pour 2 hexagones adjacents et finalement nous décomptons celui situé au milieu du prisme.

Ce qui donne en définitive : 12*1/6+2*1/2+3=6ions.

 c
Le nombre de coordination est de 12 si le rapport est inférieur ou égal à 1.633.
a

La compacité est :

2 aπ
ρ=
3 c √3

c
Avec =1.633 on a ρ=0.742
a

4. Dimensions des sphères

a) Généralités
1 Angstrom(A)= 10exp-10 m

1 Nanomètre (nm) =10exp-9 m

1 Picrometre (pm) =10exp-12 m

1Micrometre (µm) =10exp-6 m

Volume d’une sphère = (4/3¿ π R²*R

b) Dans le système cubique centrée

R (rayon sphère)= a√3 ; Dm (distance entre 2 sphères) = a – 2r = (a- 2A√3)/4 = 0.134a

2M
Masse volumique ρ= ❑ avec M= masse molaire atomique ; τ =nombre d’Avogadro ; a=arête de la
τ❑ a3
maille

c) Dans le système cubique à face centré

4M
R(rayon sphère)= a√2/4 ; Dm=0.26a ; ρ= ❑
τ❑ a3

d) Dans le système hexagonal compact

6M
R=a/2 ;Dm= 0.36a ; ρ= avec V=3a²h donc
τV
6M 2M
ρ= 2
= 2
3τ a h τ a h

e) La mole de matière
❑
1mole de fer contientτ atome de fer = nombre d’Avogadro = 6.02 10❑ 23

f) Masse molaire atomique

Masse molaire atomique = masse d’un atome × nombre Avogadro
 C. Réseau cristallin de l’état
métallique
Chaque atome cède un ou plusieurs électrons, qui forment alors une « liaison géante », la liaison
métallique. Les électrons sont délocalisés sur tout le métal. Ils sont situés dans une zone appelée bande
de construction, et peuvent se déplacer, sous l’effet d’un champ électrique. Le cristal métallique est ainsi
conducteur. Les ions fixes de ce cristal forment la structure cristalline.

Les ions du réseau sont assimilés à des sphères de rayon rm, rayon métallique, disposées selon un
assemblage compact.

D. Les métaux :
Chimiquement un métal à 100% n’existe pas. En pratique un métal pur désigne un titre de 99,9%.

Exemple : pour le nickel 99.9%

Pour le cuivre 99.99%

Pour l’aluminium 99.9%

Des impuretés, même en faible proportion, modifient les caractéristiques d’un métal dans un sens
favorable ou défavorable.

E.Alliages ferreux :
Les alliages ferreux sont des alliages contenant du fer comme élément principal. Les aciers
sont des alliages de fer et de carbone, avec une teneur en carbone inférieure à 2 %. L'ajout
de carbone à l'acier augmente sa dureté et sa résistance à la corrosion, tout en réduisant sa
ductilité. Les aciers inoxydables sont des alliages de fer, de nickel et de chrome, qui ont une
excellente résistance à la corrosion et qui sont souvent utilisés dans les applications où la
corrosion est un problème. Les fontes sont des alliages de fer, de carbone et de silicium,
avec une teneur en carbone supérieure à 2 %.

F.Alliages non ferreux :

Les alliages non ferreux sont des alliages qui ne contiennent pas de fer comme élément
principal. Les alliages d'aluminium sont des alliages d'aluminium avec d'autres métaux tels
que le cuivre, le magnésium, le zinc et le manganèse. Les alliages d'aluminium ont une faible
densité, une bonne résistance à la corrosion et une bonne conductivité thermique et
électrique. Les alliages de cuivre sont des alliages de cuivre avec d'autres métaux tels que le
zinc, le nickel et l'étain. Les alliages de cuivre ont une bonne conductivité électrique et une
résistance à la corrosion. Les alliages de titane sont des alliages de titane avec d'autres
métaux tels que le vanadium, le molybdène et l'aluminium. Les alliages de titane ont une
faible densité, une grande résistance à la corrosion et une grande résistance à la chaleur.

G. Alliages spéciaux :
Les alliages spéciaux sont des alliages conçus pour répondre à des besoins spécifiques, tels
que des propriétés magnétiques particulières, une résistance à la chaleur élevée, une
résistance à la fatigue, etc. Les alliages de nickel sont des alliages de nickel avec d'autres
métaux tels que le chrome, le cobalt et le fer. Les alliages de nickel ont une grande
résistance à la corrosion, une haute résistance à la chaleur et sont utilisés dans les
applications aéronautiques et spatiales. Les alliages de cobalt sont des alliages de cobalt avec
d'autres métaux tels que le chrome, le tungstène et le fer. Les alliages de cobalt ont une
haute résistance à la chaleur et sont utilisés dans les turbines à gaz.

CONCLUSION :

En résumé, la constitution des métaux industriels et des alliages est déterminante pour leurs
propriétés physiques et mécaniques, et les alliages sont créés pour améliorer ces propriétés
ou pour répondre à des besoins spécifiques. Les métaux industriels et les alliages sont
largement utilisés dans diverses applications industrielles, et leur importance ne peut être
surestimée. La compréhension de la constitution des métaux et des alliages est essentielle
pour leur utilisation efficace et pour le développement de nouveaux matériaux pour
répondre aux besoins de l'industrie.
 II. Table des matières
I N T R O D U C T I O N : .................................................................................................................................3

A. Structure cristalline :...........................................................................................................................3

Système cubique à système cubique centré (CC).............................................................................3

Faces centrées (CFC)...................................................................................................................................3

B. Réseau cristallin de l’état métallique..................................................................................................4

1. Système cubique centré(CC)...........................................................................................................4

2. Système cubique à faces centrées(CCF).........................................................................................5

3. Système hexagonal compact (HC)..................................................................................................5

4. Dimensions des sphères.................................................................................................................6

C. Réseau cristallin de l’état métallique..................................................................................................6

D. Les métaux :........................................................................................................................................ 7

E. Alliages ferreux :..................................................................................................................................7

F. Alliages non ferreux :...........................................................................................................................7

G. Alliages spéciaux :................................................................................................................................8