Métallurgie
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Introduction

La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs élaborations, leurs propriétés, leurs traitements. Par extension, on désigne ainsi l’industrie de la fabrication des métaux et des alliages, qui repose sur la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans plusieurs pays et...) de cette science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de...).

Coulée continue dans l'ancien haut fourneau à Clabecq en Belgique.

Histoire

Préhistoire

L'histoire de la métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs élaborations, leurs propriétés, leurs traitements. Par...) est étudiée par le métallurgiste, plus précisément par le cristallographe. Le premier métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux...) travaillé fut le cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces...). En fait, le cuivre n'était alors considéré que comme un type de bronze (Le bronze est le nom générique des alliages de cuivre et d'étain. Le terme airain désigne aussi le bronze, mais est plutôt employé...). En effet, le mot « cuivre » signifie étymologiquement « bronze de Chypre » de l'endroit où furent créées les premières carrières de cuivre dans l'Antiquité et la fin de la préhistoire.

Les hommes commencèrent probablement par travailler le cuivre natif (c'est-à-dire présent naturellement sous forme métallique) par martelage, et ils s'aperçurent sans doute qu'il était plus facile de le travailler lorsqu'il était chauffé (phénomène de recuit : élimination des dislocations par la restructuration et éventuellement recristallisation). Puis, en chauffant de plus en plus, ils s'aperçurent qu'il fondait et que l'on pouvait donc le mouler. Ceci constitua l'Âge du cuivre, vers -4000.

Le premier alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques.) fut le bronze (alliage de cuivre et d'étain). L'âge du bronze s'étendit d'environ -2500 à -1000 bien que l'on pensait alors que le cuivre était un type de bronze.

Le cuivre natif étant rare, ils travaillèrent alors des minerais de plus en plus pauvres en cuivre natif, et ils s'aperçurent probablement que le fait de faire chauffer des minerais permettait non seulement d'extraire le cuivre par fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...), mais aussi de « transformer » le minerai en métal (réduction) ; c'est sans doute ainsi que sont nés les bas fourneaux, vers -1200.

Vers -1000 commença l'âge du fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...). Le fer fondant à beaucoup plus haute température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) que le cuivre (1 535 °C contre 1 084 °C), la réduction du minerai dans les bas fourneaux était imparfaite et donnait naissance à un bloc d'aspect spongieux (le massive (Le mot massif peut être employé comme :) ou la loupe) que l'on martelait pour le débarrasser de ses impuretés. Les premiers à utiliser le fer furent les Hittites. En Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface...), vers -2000 la civilisation Nok développa très tôt cette science passant de l'age de pierre directement à l'age du fer.

Dans toute la suite de l'antiquité seuls quelques métaux furent utilisés et pour certains seulement travaillés. N'étaient connus que sept métaux : l'or, le mercure, le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.), l'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.), le fer, le cuivre et l'étain. Il faudra attendre 1750, lors de la découverte du bismuth (Le bismuth est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Bi et de numéro atomique 83.) pour assister à la découverte d'un nouveau métal et 1735 pour découvrir le cobalt.

Moyen Âge

Travail du métal en 1568, Allemagne

L'utilisation de moulins à eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) pour assurer le soufflage permit d'atteindre de plus hautes températures. C'est ainsi que vers 1450 en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...) on réalisa la première coulée de fonte avec un haut-fourneau.

Les temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) modernes

Mais la sidérurgie (Le terme sidérurgie (du grec sideros, fer) désigne à la fois les techniques d'obtention de la fonte, du fer et de l'acier à...) connaît son plus fort développement à la fin du XVIIIe siècle, ce qui permit la révolution industrielle. La production en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre...) d'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la...) permit la réalisation de machines à vapeur () et donc le pompage (Le pompage est un phénomène aérodynamique qui intervient dans un compresseur. Il s'agit d'une instabilité aérodynamique qui donne naissance à des ondes longitudinales. Une inversion du sens d'écoulement peut se...) des eaux dans les mines.

De nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...), de nombreuses recherches se font sur les traitements appliqués aux métaux plus que sur la préparation de ceux-ci notamment sans passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) par des hauts-fourneaux. Par exemple, d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) biomédical, le titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.) est biothérapie. Des traitements chimiques ou physiques tels le sablage permettent de le rendre histocompatible et font de lui le métal référence pour les prothèses osseuses.

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