FERRO-ALLIAGES

FERRO-ALLIAGES

FERRO-ALLIAGES

Les ferro-alliages sont des alliages constitués essentiellement de fer, de carbone et d’un troisième élément, métallique ou non (silicium, manganèse, chrome, phosphore...), en très forte proportion. Cette appellation ne signifie pas que le fer soit l’élément principal; cet élément est parfois considéré comme une impureté. Les ferro-alliages se distinguent donc des alliages de fer classiques (aciers et fontes) ou des alliages de chrome, de nickel... lorsque ceux-ci sont les éléments principaux.

Les ferro-alliages sont principalement utilisés dans l’élaboration des aciers, des fontes et de certains métaux, tels le cuivre et l’aluminium. Ils furent utilisés dès le début de la sidérurgie moderne au XIX^e siècle; les aciers provenant de minerais contenant du tungstène possédaient de très bonnes caractéristiques; on pensa donc à ajouter cet élément aux aciers qui en manquaient. La fabrication du ferromanganèse débuta à Bonn en 1866; des ferrochromes furent fabriqués pour la première fois à Brooklyn en 1869, et il fallut attendre 1875 pour produire des ferrosiliciums. Mais la production industrielle des ferro-alliages ne débuta vraiment que vers 1900. Les ferro-alliages peuvent se classer d’après leur mode d’action ou d’après leur procédé d’élaboration.

Les ferro-alliages sont exclusivement utilisés comme additions finales dans l’élaboration des métaux, principalement des aciers, soit pour désoxyder et ajuster la composition du bain métallique liquide au cours de la phase de réduction, soit pour introduire les éléments alliés au cours du dosage final. L’action des ferro-alliages est complexe, un même élément pouvant avoir plusieurs actions.

Lors de l’affinage de l’acier, la phase d’oxydation fournit un métal chargé en oxyde de fer, et la réduction de cet oxyde est absolument indispensable: un acier oxydé est fragile à chaud et donne lieu au cours de la solidification à un dégagement gazeux important. Généralement, cette désoxygénation s’effectue à l’aide d’un désoxydant (manganèse, silicium, aluminium, magnésium, calcium...) introduit sous forme de ferro-alliages. Dans le cas du manganèse, il agit suivant la réaction:FeO + Mn face=F0019燎 Fe + MnO.

L’oxyde MnO, insoluble dans l’acier, de faible densité, a tendance à monter à la surface du bain. Les ferro-alliages à base d’aluminium, de chrome, de titane peuvent fixer l’azote, alors que la stabilisation des carbures s’effectue à l’aide de ferromolybdènes, de ferroniobiums ou de ferrotitanes.

Le but final de l’affinage est de fournir un acier de composition chimique donnée. Après la phase de réduction, il est nécessaire d’ajuster le bain métallique, en particulier dans le cas des aciers alliés. Cette opération de dosage se fait par l’apport d’éléments, métalliques ou non, le plus souvent sous forme de ferro-alliages. Selon les éléments, les effets peuvent être: amélioration de l’usinabilité des aciers à l’aide du bismuth, du phosphore, du plomb ou du soufre; trempabilité des aciers par le bore, le chrome ou le manganèse; inoxydabilité par le chrome, l’aluminium, le cuivre ou le nickel; amélioration de la résistance au fluage par le molybdène, le bore ou le cobalt.

Les ferromanganèses, ferrosiliciums et ferrochromes sont les plus couramment utilisés, mais il existe une grande variété de ferro-alliages, parfois à plusieurs éléments, tels que les silico-aluminiums, les mangano-silico-aluminiums, les ferrotungstènes, les ferrotitanes, les ferromolybdènes...

Les ferro-alliages sont fabriqués selon trois méthodes:

– au haut fourneau pour les ferro-alliages dont la réduction est possible aux températures atteintes (ferromanganèses, fontes magnésées — spiegel — et ferrosiliciums à faible teneur;

– au four électrique, celui-ci permettant de réduire les oxydes réfractaires et de fabriquer en grande quantité les ferro-alliages nécessaires à la sidérurgie; les ferrosiliciums, les ferrochromes, les silicomanganèses et tous les ferrocarburés sont produits au four électrique;

– par métallothermie (aluminothermie, alumino-silicothermie et électro-silicothermie); ce procédé permet de produire des ferro-alliages à faible teneur en carbone pour la fabrication des aciers à hautes caractéristiques et des aciers inoxydables et réfractaires: ferrotitanes, ferrovanadiums, ferrobores, ferrochromes...

Les ferro-alliages constituent une matière de base essentielle en sidérurgie, et leur consommation constitue un critère significatif pour l’évaluation de la puissance industrielle d’un pays. La France se classe parmi les premiers producteurs avec une production de 1 900 000 tonnes en 1989, alors que la production d’acier brut s’élevait à 19,4 millions de tonnes. À titre de comparaison, en 1967, la production de ferro-alliages des États-Unis était de 2 800 000 tonnes, alors que celle de la France était de 620 000 tonnes.

Encyclopédie Universelle. 2012.