Fer
Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26.
Sommaire
Description
Dans la nature, il est présent essentiellement sous forme d'oxyde (minerai, notamment hématite), mais aussi dans le sang où il permet aux globules rouges (hématies) de fixer le dioxygène. À l'état pur, il s'agit d'un métal.
Laissé à l'air libre, il se corrode en formant de la rouille (il s'agit en fait d'un retour naturel à l'état d'oxyde, l'état thermo-dynamiquement stable, par réaction avec le dioxygène de l'air).
Le fer peut être obtenu à partir du minerai par chauffage avec du charbon dans un bas-fourneau : on obtient un morceau de fer impur qui est débarrassé de son laitier par martelage. On peut aussi l'obtenir par décarburation de l'acier, ensuite obtenu dans un haut-fourneau à partir de minerai et de charbon.
Le fer se loge dans les roches, on l'utilise pour faire de l'acier.
Histoire
La fabrication du fer sur le continent européen et asiatique date de 1700 avant Jésus-Christ. Elle est restée la même depuis cette époque jusqu'à la fin du Moyen Âge et consistait à chauffer simultanément du bois et du minerai jusqu'à obtention d'une pâte métallique qui devait être ensuite martelée à chaud afin d'obtenir du fer à l'état brut grâce à l'élimination des impuretés qui pouvaient encore s'y trouver. Les quantités produites étaient faibles et le travail pénible. Son prix variait largement à l'époque, selon le mode d'extraction et les matériaux utilisés[1].
Vers 1400, est née la première génération de hauts fourneaux permettant par la suite, le développement du procédé de fabrication de la fonte. La fonte est un alliage dont la teneur en carbone est supérieure à 2,11% et dans lequel peuvent apparaître, avec la cémentite, des particules de graphite de formes diverses - notamment en forme de lamelles - ce qui explique en particulier la fragilité des fontes. Ces particules peuvent être globulariées et la fonte dite à graphite sphéroïdale est alors ductile.
À la fin du XVIIIème siècle, ce sont les scientifiques français Berthollet, Monge et Vandermonde qui sont à l'origine de la définition exacte de l'interaction existant entre le fer, la fonte et l'acier et qui mettent à jour le rôle tenu par le carbone au sein de cette relation. Ce n'est qu'un siècle plus tard, avec l'invention des fours de Bessemer, Thomas et Martin que l'acier pourra être produit en grande quantité.
Le minerai de fer
Toutes les roches contenant du fer ne sont pas qualifiées de minerai de fer. En effet, bien que le fer soit un des éléments les plus abondants et les mieux répartis dans le monde (4% de l'écorce terrestre), toute roche en contenant ne peut pas forcément être utilisée.
Elles sont en général réparties en plusieurs catégories : les minerais oxydés, les carbonates, les minerais sulfurés et les silicates.
Les alliages
Pour plus de détails, voir l'article consacré aux Alliages.On distingue plusieurs formes d'alliages.
Les aciers
L'acier est un alliage de fer et de carbone obtenu par affinage de la fonte, c'est-à-dire par diminution, jusqu'au niveau désiré de la teneur en carbone du mélange (souvent 1%).
Certains éléments sont souvent présents dans l'acier, principalement :
- des impuretés appelées scories, en général moins de 0,1%, qu'il s'agira de retirer. Ce peut être de l'oxygène, du phosphore ou du soufre,
- des nouveaux produits (ou adjonctions entre 0,1% et 10% voire plus) comme le silicium, le manganèse, le chrome, le nickel, le cobalt, le molybdène, le vanadium, l'aluminium ou le cuivre par exemple. L'ajout de ces éléments est destiné à améliorer les caractéristiques physiques et/ou mécaniques de l'alliage.
Utilisation
Le fer est utilisé dans la fabrication d'outils, la production automobile, la construction, l'emballage (boites de conserve), des bâtiments (Tour Eiffel, poteaux électriques).
Recyclage
Le fer est facilement récupérable au milieu d'autres déchets au moyen d'un tri magnétique. Son caractère magnétique lui permet en effet d'être attiré par un aimant. Le fer est recyclable à l'infini. Le recyclage permet de faire des économies de minerai, d'eau et d'énergie. À haute température le fer est blanc et malléable, ce qui permet de l'aplatir ou bien de l'étendre pour lui faire prendre une autre forme lorsque l'on veut le recycler à nouveau.
Références
Voir aussi
Liens internes
Liens externes
Bibliographie
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