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Que sont les Alliages d’Étain – Définition

Les alliages d’étain ont un point de fusion très bas, l’étain allié au plomb forme un mélange eutectique à la proportion pondérale de 61,9 % d’étain et 38,1 % de plomb avec une température de fusion de 183 °C (361,4 °F). Ces soudures sont principalement utilisées pour joindre des tuyaux ou des circuits électriques.

L’étain est un métal post-transition du groupe 14 du tableau périodique. Il est obtenu principalement à partir de la cassitérite minérale, qui contient du dioxyde d’étain. Le premier alliage utilisé à grande échelle était le bronze, composé d’étain et de cuivre, dès 3000 av. L’étain est l’un des premiers métaux connus de l’homme, il est non toxique, souple et malléable, et adapté au laminage à froid. L’étain résiste à la corrosion, ce qui en fait un revêtement idéal pour d’autres métaux. L’étain a un faible coefficient de frottement et l’ajout d’éléments d’alliage tels que le cuivre, l’antimoine, le bismuth, le cadmium et l’argent augmente sa dureté. L’étain a longtemps été utilisé dans les alliages avec du plomb comme soudure. L’étain lui-même a un point de fusion très bas, l’étain allié au plomb forme un mélange eutectique à la proportion pondérale de 61,9% d’étain et de 38,1% de plomb avec une température de fusion de 183 °C (361,4 °F). Ces soudures sont principalement utilisées pour joindre des tuyaux ou des circuits électriques.

Fer blanc – Etamage – Trempage à chaud – Galvanoplastie

boîte étaméeLa principale application de l’étain est la fabrication de fer- blanc (tôle d’acier revêtue d’étain), qui représente environ 40 % de la consommation mondiale totale d’étain. L’étain adhère facilement au fer et à l’acier pour prévenir la corrosion. Les récipients en acier étamé sont largement utilisés pour la conservation des aliments, ce qui constitue une grande partie du marché de l’étain métallique.

L’étamage est le processus de revêtement mince de feuilles de fer forgé ou d’acier avec de l’étain, et le produit résultant est connu sous le nom de fer-blanc. Le terme est également largement utilisé pour les différents processus de revêtement d’un métal avec de la soudure avant le soudage. Il existe deux procédés d’étamage des plaques noires: le trempage à chaud et la galvanoplastie.

  • Trempage à chaud. Le fer blanc fabriqué par étamage à chaud est fabriqué en laminant à froid de l’acier ou du fer, qui est ensuite recouvert d’une fine couche d’étain.
  • Galvanoplastie. La galvanoplastie est un processus qui utilise un courant électrique pour réduire les cations métalliques dissous afin qu’ils forment un mince revêtement métallique cohérent sur une électrode. La méthode traditionnelle de fabrication du fer blanc par immersion à chaud a été largement remplacée par l’électrodéposition d’étain sur des bandes continues d’acier laminé.

Brasure – Étain – Plomb Alliage eutectique

soudure à l'étainLe brasage est une technique d’assemblage de métaux à l’aide d’un alliage de métal d’apport dont la température de fusion est inférieure à environ 425 °C (800 °F). En raison de cette température plus basse et des différents alliages utilisés comme charges, la réaction métallurgique entre la charge et la pièce à usiner est minime, ce qui entraîne un joint plus faible. Dans l’assemblage électronique, l’alliage eutectique avec 63% d’étain et 37% de plomb (ou 60/40, qui est presque identique en point de fusion) a été l’alliage de choix. Cet alliage eutectique a un point de fusion inférieur à celui de l’étain ou du plomb.

L’étain est un constituant important des soudures car il mouille et adhère à de nombreux métaux de base courants à des températures considérablement inférieures à leurs points de fusion. De petites quantités de divers métaux, notamment l’antimoine et l’argent, sont ajoutées aux soudures étain-plomb pour augmenter leur résistance. La soudure 60-40 fournit des joints solides et fiables dans une variété de conditions environnementales. Il existe également des soudures à haute teneur en étain, qui sont utilisées pour assembler des pièces d’appareils électriques car leur conductivité électrique est supérieure à celle des soudures à haute teneur en plomb. Ces soudures sont également utilisées là où le plomb peut présenter un danger, par exemple au contact de l’eau potable ou des aliments.

étain tendre propriétés densité résistance prix

Résumé

Nom Soudure à l’Étain Tendre
Phase à STP N/A
Densité 8600 kg/m3
Résistance à la traction ultime 56 MPa
Limite d’élasticité N/A
Module de Young 30 GPa
Dureté Brinell 16 BHN
Point de fusion 183 °C
Conductivité thermique 50 W/mK
Capacité thermique 167 J/g·K
Prix 70 $/kg

brasage tendre - alliage d'étain

60%Étain dans le tableau périodique

40%Plomb dans le tableau périodique

Propriétés de la Soudure tendre – soudure 60-40

Les propriétés des matériaux sont des propriétés intensives , c’est-à-dire qu’elles sont indépendantes de la quantité de masse et peuvent varier d’un endroit à l’autre du système à tout moment. La base de la science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés (mécaniques, électriques, etc.). Une fois qu’un spécialiste des matériaux connaît cette corrélation structure-propriété, il peut ensuite étudier les performances relatives d’un matériau dans une application donnée. Les principaux déterminants de la structure d’un matériau et donc de ses propriétés sont ses éléments chimiques constitutifs et la manière dont il a été transformé en sa forme finale.

Propriétés mécaniques de la soudure tendre – soudure 60-40

Les matériaux sont fréquemment choisis pour diverses applications car ils présentent des combinaisons souhaitables de caractéristiques mécaniques. Pour les applications structurelles, les propriétés des matériaux sont cruciales et les ingénieurs doivent en tenir compte.

Résistance des alliages de nickel

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

Résistance à la traction ultime de la soudure tendre – la soudure 60-40 dépend fortement de la température, mais pour 19 °C, elle est d’environ 56 MPa.

Limite d'élasticité - Résistance à la traction ultime - Tableau des matériauxLa résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young de la soudure tendre – soudure 60-40 est d’environ 30 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté de la soudure tendre – 60-40 soudure

Dureté Brinell de la soudure tendre – 60-40 soudure environ 16 HB.

Numéro de dureté Brinell

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale ( cône diamant 120° ) et une charge majeure de 150kg.

Propriétés thermiques de la soudure tendre – soudure 60-40

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifiquela dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion de la soudure tendre – 60-40 soudure

Le point de fusion de la soudure tendre – la soudure 60-40 est d’environ 183 °C.

En général, la fusion  est un  changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique de la soudure tendre – soudure 60-40

La conductivité thermique de la soudure tendre – soudure 60-40 est de 50 W/(mK).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

conductivité thermique - définition

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Résistivité électrique de la soudure tendre – soudure 60-40

La résistivité électrique de la soudure tendre – la soudure 60-40 est de 150 x 10−9 Ω·m.

La résistivité électrique et son inverse, la conductivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la force avec laquelle il résiste ou conduit le flux de courant électrique. Une faible résistivité indique un matériau qui permet facilement la circulation du courant électrique. Le symbole de la résistivité est généralement la lettre grecque ρ (rho). L’unité SI de résistivité électrique est l’ohmmètre (Ω⋅m). Notez que la résistivité électrique n’est pas la même chose que la résistance électrique. La résistance électrique est exprimée en Ohms. Alors que la résistivité est une propriété matérielle, la résistance est la propriété d’un objet.

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Références :
Science des matériaux:

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Alliages

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