Que sont les métaux et alliages réfractaires – Définition

Les métaux et alliages réfractaires sont bien connus pour leur extraordinaire résistance à la chaleur et à l’usure  La condition essentielle pour résister aux températures élevées est un point de fusion élevé et des propriétés mécaniques stables (par exemple une dureté élevée) même à des températures élevées.

Les métaux réfractaires les plus courants comprennent cinq éléments : le niobium et le molybdène de la cinquième période et le tantale, le tungstène et le rhénium de la sixième période. Ils partagent tous certaines propriétés, notamment un point de fusion supérieur à 2 000 °C et une dureté élevée à température ambiante.

Une mauvaise fabricabilité à basse température et une oxydabilité extrême à haute température sont les principaux inconvénients de la plupart des métaux réfractaires. L’application de ces métaux nécessite une atmosphère ou un revêtement protecteur.

La résistance des métaux réfractaires à haute température, associée à leur dureté, les rend idéaux pour les outils de coupe et de perçage. Les alliages à base de métaux réfractaires sont utilisés dans pratiquement toutes les grandes industries, y compris l’électronique, l’aérospatiale, l’automobile, la chimie, l’exploitation minière, la technologie nucléaire et la transformation des métaux. Aujourd’hui, l’utilisation ne se limite pas aux filaments de lampe, aux grilles de tubes électroniques et aux éléments chauffants.

• Le tungstène est un métal extrêmement dense et il a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux, à 3 410 °C. De plus, le tungstène est un excellent agent d’alliage. Le tungstène est principalement utilisé dans les outils de coupe en métal au carbure cémenté et dans les matériaux résistants à l’usure. Produit des carbures stables et affine la taille des grains afin d’augmenter la dureté, en particulier à des températures élevées. Le tungstène est largement utilisé dans les aciers à outils rapides et a été proposé comme substitut du molybdène dans les aciers ferritiques à activation réduite pour les applications nucléaires. L’ajout d’environ 10 % de tungstène et de molybdène au total maximise efficacement la dureté et la ténacité des aciers rapides et maintient ces propriétés aux températures élevées générées lors de la coupe des métaux.
• Le molybdène augmente la trempabilité et la résistance, en particulier à des températures élevées en raison du point de fusion élevé du molybdène. Le molybdène est unique dans la mesure où il augmente les résistances à la traction et au fluage à haute température de l’acier. Elle retarde beaucoup plus la transformation de l’austénite en perlite que la transformation de l’austénite en bainite ; ainsi, la bainite peut être produite par refroidissement continu d’aciers contenant du molybdène. L’alliage à base de molybdène le plus courant est l’alliage titane-zirconium-molybdène TZM, composé de 0,5 % de titane et de 0,08 % de zirconium (le reste étant le molybdène). Il est généralement fabriqué par la métallurgie des poudres ou des procédés de coulée à l’arc. L’alliage présente une résistance au fluage et une résistance à haute température plus élevées, ce qui permet des températures de service supérieures à 1060 °C pour le matériau.

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Voir ci-dessus:
Alliages