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Café 6 Flashcards

(71 cards)

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1
Q

Historique des métaux

A

Utilisés depuis des milliers d’années

  • Énergie incluse plutôt importante

Extraction/transport du minerai + fusion ou amollissement

  • Essor important à la révolution industrielle (chemin de fer)
  • Utilisés dans tout les domaine (militaire, médical, astronautique)
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2
Q

Recherche sur les produits des métaux

A
  • Amélioration/affinement des alliages
  • Recours à une énergie moindre
  • Recyclage
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3
Q

Type de métaux en ordre croissant selon leur valeur

A

Fer et acier (1$)

Zinc (7.50$)

Aluminium (7.55$)

Cuivre (21.75$)

Titane (40$)

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4
Q

Généralités des métaux (résistance, poids et densité)

A
  • Poids/densité variables selon métal
  • Résistance mécanique variable
  • Résistants à l’usure mais sensibles à la fatigue (flanchissent)

Denses et rigides

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5
Q

Décrire le comportement thermique des métaux 3

A

Hautement conducteurs

  • Conducteurs de chaleur (et souvent d’électricité)
  • Variations thermiques (dilatation et contraction)
  • Caractéristiques physiques se modifient à la chaleur intense
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6
Q

Métaux et chaleur intense

A
  • Fusion requise pour mise en forme (recyclables indéfiniment)
  • Se soudent (sinon se brasent)

**Braser: Utiliser autre matériau pour joindre 2 plaques

  • Quelques-uns sont considérés combustibles (se dégradent)
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7
Q

Caractéristiques générales des métaux (4)

Réactions

A
  • Inorganiques et imputrescibles
  • Pas poreux, insensibles au gel/dégel
  • Oxydables: avec des résultats différent selon le métal (humidité agit comme un électrolyte - transporte des électrons et dégrade- processus continu)
  • Pas toujours compatibles entre eux (effet galvanique)

-

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8
Q

Le procédé du fer date depuis quand?

A

Date de 5000 ans

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9
Q

Description du procédé du fer

A

1- Récolte du minerai (roche)

  • Hématite
  • Limonite

2- Chauffage intensif

  • Couches alternées de minerai et charbon de bois
  • Bas fourneau (trou dans le sol) 700-900 degré
  • Produit final obtenu sous forme de fer pâteux

3- Mise en forme finale

  • Martelage répété (appelé «forgeage»)
  • Débarrasse le fer de ses impuretés
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10
Q

La fonte date de combien d’années ?

A

600 ans

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11
Q

Descritpion du procédé de la fonte (invention du haut fourneau)

A
  • Meilleur carburant (coke plus efficace)
  • Mélange soumis à l’air réchauffé soufflé, atteint 1300 degré
  • Produit final obtenu sous forme de fer liquide
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12
Q

Avantages et possibilités qu’amène l’avenu de la fonte du fer avec l’invention du haut fourneau

A
  • Donne un fer brut plus affiné (Précurseur de l’acier)
  • Permet la coulée et le moulage (Pièces répétitives identiques, plus de finesse dans le détail)
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13
Q

Caractéristiques des matériaux de la fonte 2

A
  • Rigide et fragile (cassante, pas ductile)
  • Ne se soude pas (Assemblage par rivets/vissage) - pas capable de s’attacher ensemble lorsqu’on soude

Image = rivet

Chauffer, dilaté, retracte lorsqu’il refroidit

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14
Q

L’acier date de combien d’années?

A

300 ans

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15
Q

Historique de l’acier

A

1780: Recherche scientifique naissante
1850: Invention des fours Bessemer, Thomas et Martin

En phase avec la révolution industrielle

Production d’acier augmente mondialement

1880: 5 millions de tonnes
1900: 28 millions de tonnes
1914: 85 millions de tonnes

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16
Q

Sur quelles théories se basaient les recherches scientifiques qui ont amené l’apparition de l’acier?

A

Lien entre contenu-carbone et rigidité

Carbone dans le fer = plus ou moins 0,1% - peu de rigidité

Carbone dans la fonte = entre 2,5 et 6% - rigide mais fragile

Carbone dans l’acier = entre 0,1 et 2% - optimum; rigide et ductile

On raffine donc le processus pour bien doser

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17
Q

Principe et avantage des fours Bessemer, Thomas et Matin

A

Principe: injection d’oxygène brûle les impuretés

Avantage: Meilleur contrôle du dosage de carbone

***

Four précédent injectait de l’air chaud

Oxygène pur = réchauffe au maximum le feu

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18
Q

Production de l’acier d’aujourd’hui

A

Production des laminoirs

  • À partir des lingots (bloom) sous forme semi-solide
  • Formes de base sont laminées (Faire subir à un produit, en général métallique, une déformation permanente par passage entre deux cylindres d’axes parallèles et tournant en sens inverse)
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19
Q

L’assemblage de l’acier aujourd’hui

A

Par soudure

  • Mariage quasi-parfait des pièces soudées
  • Coüteux (surtout en chantier) on essais d’éviter le soudage sur place

***

Soudure chage l’aspect de l’acier localement

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20
Q

Combien y a-t-il de nuances d’acier?

A

3000

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21
Q

2 grandes catégories d’acier

A

1- Non-alliés

Pas d’autres éléments que fer et carbone et en très petite quantité

2- Alliés

Ajout d’autres éléments pour en modifier les caractéristiques

(résistance à la corrosion, ductilité, facilité de soudage)

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22
Q

Processus chimique de la rouille

A

La rouille est causée par une réaction chimique entre certains métaux (comme le fer) et l’oxygène présent dans l’air humide.

Cette réaction chimique forme un nouveau composé qui n’est plus du fer, mais plutôt de l’oxyde de fer. L’oxyde de fer est orangé.

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23
Q

Définir la rouille

A

Processus continu

- Oxyde de fer est plus volumineux que le fer et cause la délamination (expansion) En ce qui concerne le fer, il réagit spontanément en présence d’eau et d’oxygène pour former de l’oxyde ferrique – le nom chimique de la rouille. Plus l’eau est salée ou acide, plus la réaction est facilité et donc la rouille formée rapidement.

- Se poursuit jusqu’à la réduction complète du fer

- Élimine toute résistance mécanique de l’acier

Lutte coûteuse (40 milliards/an au USA)

Protection de surface

Remplacement

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24
Q

Type d’acier allié apparu en 1913

A

Acier inoxydable

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25
Ajouts pour obtenir l'acier inoxydable
- Ajout de chrome (plus ou moins 18%) - Ajout de nickel en plus (plus ou moins 8%)
26
Effet de l'ajout de chrome pour obtenir l'acier inoxydable
L'oxyde de chrome forme une couche protectrice - Film passif ayant le même aspect que le chrome - La protection existe dans toute la masse du métal
27
Effet de l'ajout du nickel pour obtenir l'acier inoxydable
Caractétistiques mécaniques améliorées - Rigidité accrue: épaisseur moindre pour même solidité que l'acier ordinaire - Usinage amélioré
28
Désavantage de l'acier inoxydable
Coût important - Environ 6 fois plus cher que l'acier ordinaire (pas utilisé en charpente) MAIS économie de finition (aucun revêtement requis)
29
Type d'acier allié apparu en 1960
Acier patinable (corten)
30
Ajout de quels éléments pour obtenir l'acier patinable? 5
Cuivre Phosphoe Nickel Chrome Manganèse
31
Rôle de l'ajout des oxydes dans l'acier patinable
Forment une couche protectrice - Progression très lente dans des bonnes conditions - L'acier ne doit pas être en contact prolongé avec l'eau - Résiste mal aus sels de déglaçage et sels marins \*\* Comme acier rouillé la rouille ne progresse pas, reste stable et en surface Couche de rouille sensé protéger, égouttement l'enlève
32
Description de l'usinage de l'acier patinable
- Disponibles en profilés structuraux (ponts) - Plaques jusqu'à environ 100mm d'épaisseur - Se soude comme un acier normal
33
Coût global de l'acier corten comparé à l'acier ordinaire
- Coût initial plus élevé que l'acier ordinaire - Écart compensé par l'économie sur la finition et le taux de remplacement
34
Désavantage principal de l'acier corten
Mise en oeuvre rigoureuse - Prévoir l'écoulement de l'eau - Contrôler les dépôts de rouille sur les autres matériaux
35
Caractéristiques du zinc 3
- Métal très abondant (relativement économique) - Malléable (facile à allier, malléable dès 100-150 degré, cassant à froid) - Longévité se mesure en décennies \*\* On fait pas grand chose avec - monnaie
36
Aspect du zinc
- Blanc légèrement bleu - Naturellement brillant - Se patine à l'air ambiant (terni, moins brillant) - oxyde de surface est gris et mat
37
Oxydation du zinc
Devient de plus en plus mat - rouille pas
38
Date d'apparition de l'acier galvanisé
1840
39
Méthode de protection de l'acier galvanique
Protection en surface seulement - Tiré profit de l'effet galvanique (action du courant continu) - Exposer l'acier à du zinc dans un milieu électrolytique - Ajout d'une mince couche de zinc
40
Rôle de la couche de zinc sur l'acier galvanique
Forme une couche protectrice - Progression très lente dans les bonnes conditions - Surface grisâtre devenant uniforme avec le temps
41
Coût de l'acier galvanique
- Abordable: un peu plus élevé que l'acier ordinaire - L'économie sur le taux de remplacement compense largement
42
Deux procédés de l'acier galvanisé
1- Trempage à chaud Bain de zinc en fusion (450 degré) Résistance accrue à la rouille 2- Électro-galvanisation Exposition à une vapeur de zinc Résistance moyenne
43
Mises en oeuvre extérieure de l'acier galvanisé
Crée des surfaces fragiles - Craint les égratignures profondes - L'acier galvanisé ne doit jamais être soudé après la galvanisation (la mince couche de zinc ne supporte pas la chaleur du soudage, assemblage par boulonnage)
44
Peindre l'acier galvanisé
Traitement de surface requis
45
Usages de l'acier électro-galvanisé
Exposition limitée - Dans l'enveloppe protégée - Intérieur \*\* taules Profilés de platelage, colombages non-porteurs
46
Calibre des taules
Plus le chiffre est élevé, moins la taule est épaisse calibre = 26 26 plaques pour atteindre 1 pouce
47
Quel est le deuxième métal le plus abondant sur terre? Tiré de quel pierre? Procédé mis au point quelle date?
Aluminium Tiré de la bauxite Procédé mis au point vers 1860
48
Caractéristiques de l'aluminium 4
- Trois fois plus léger que l'acier (aussi résistant mécaniquement à poids égal) - Forte dilatation thermique - Très conducteur - Fusion utilise beaucoup d'énergie (2000 degré) - coût élevé, trace écologique initiale importante
49
Aspect de l'aluminium
- Gris et brillant - Se patine à l'air ambiant (oxyde de surface est gris et brillant aussi, tache les mains (anodisation requise), longévité se mesure en décennies) - Ternit au contact des alcalis (sels de béton, mortier, sels de déglaçage)
50
Mise en forme de l'aluminium
Par extrusion - Profilés fins - Moulages possibles
51
Description de l'anodisation de surface
Protection de surface par oxydation forcée - Application d'oxyde aluminium très dense (réduit pénétration de l'oxygène, peut se teinter par des pigments) - Évite le noircissement au contact \*\* Bassin courant électrique se densifie en surface Peur disparaître, redevenir tachant
52
Principes du parement d'aluminium
Bacs d'aluminium suspendues - Sous-structure alignée - Bacs colorés - Joints fermés (mais pas parfaitement étanches)
53
Je suis un métal très en demande, je suis plutôt cher 6000$/tonne
Cuivre
54
Caractéristiques du cuivre 5
- Malléable (facile à plier) - Faible dilatation thermique - Difficile à souder (brasage) - Très conducteur (fils électriques) - Très durable (100 ans)
55
Aspect du cuivre
- Sa patine à l'air ambiant (brunâtre à vert-de-gris) - Facile à allier (allié au zinc donne le laiton, étain donne le bronze)
56
Définir la platine du cuivre
- Processus lent - Peut s'accélérer chimiquement - Stades successifs esthétiquement riches
57
Principes de la tôle à joints debouts. Idée directrice
Tenir les joints hors-eau - Bacs rectangulaire - Joints repliés et pincés - Agrafes mariées aux joints
58
Je suis un métal très cher et très demandé en médical et aéronautique
titane
59
Caractéristiques du titane
- Très solide et rigide (parament très durable) - Résistant à la corrosion (résiste même aux sels marins) - Biocompatible (utilisé pour prothèses humaines)
60
Aspect du titane
- Brillant - Oxyde est brillant aussi
61
Je suis un métal abondant, utilisé depuis 40 000 ans
Plomb
62
Oxydation du plomd
Blanchit à peine, lentement
63
Caractéristiques du plomb
- Malléable (fond à basse température) - Très lourd, très dense (bloque les radiations)
64
Principal désavantage du plomb
Toxique - Attaque le système nerveux - Persistant dans l'environnement - Interdit dans certains pays
65
Définir la galvano-réduction
Les métaux ont des potentiels électriques différents. Se mesure selon une échelle galvanique - L'or est quasi-inaltérable (plus noble) - Le zinc concède facilement ses ions (moins noble) \*\* se sacrifie
66
Décrire la corrosion galvanique
Se produit lorsque deux métaux mis en contact par un «pont» électrolytique échangent des ions - Un métal se corrode (perd ses atomes) - L'autre métal reçoit une protection (mais peut changer d'aspect)
67
Selon quoi l'intensité du processus de corrosion galvanique varie 3
- Selon l'écart entre les métaux en présence sur l'échelle - Selon la proportion de chaque métal dans la «pile» - Selon la nature de l'électrolyte (eau de pluie)
68
Dans cette situation, quel métau est sacrifié? Garde-fou d'aluminium fixé par un boulon d'acier inoxydable
Aluminium sacrifié
69
Dans cette situation, quel métau est sacrifié? Laiton (alliage cuivre + zinc) sur une colonne d'acier galvanisé
L'effet galvanique a eu lieu malgré la caoutchouc intercalaire (pont par les rivets probablement) Perd sa couleur doré
70
Décrire un phénomène utile de la corrosion galvanique
Anodes sacrificielles pour béton armé - L'effet galvanique permet la reconstruction/stabilisation de l'armature endommagée \*\*\* Armatures subit égouttement et commence à gonfler au fil des années Armature non galvaniser Rouille utile car fixe mieux dans le béton MAIS ne dois pas continuer à rouiller On essai de sauver ce qui a la Nettoyer l'armature et adjoindre des plaques de zinc qui vont se sacrifier. Électrons qui s'en vont = ceux de l'anode, pas ceux de l'armature, sels rongent pas armature On change plaque de zinc lorsqu'elle est endommager Fait beaucoup dans architecture marine En charger armature électriquement, capable de lui redonner de la solidité, donner des atomes de métal
71
Tableau de compatibilité en construction
Métaux utilisés en construction La tableau indique la sévérité de la corrosion, mais n'indique pas quel métal se corrode

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