MINEFI / DGE / SIMAP Les voies de l’innovation dans la métallurgie 12
MINEFI / DGE / SIMAP Les voies de l’innovation dans la métallurgie 1. LE CHAMP DE LA MÉTALLURGIE 1.1. Les principales opérations des procédés de la métallurgie <strong>La</strong> métallurgie compr<strong>en</strong>d l’<strong>en</strong>semble des procédés et des techniques : • d’extraction, d’élaboration, de mise <strong>en</strong> forme et de traitem<strong>en</strong>t des métaux (ferreux et non-ferreux) et de leurs alliages, • d'étude des microstructures et de leur relation avec les propriétés macroscopiques, • de mise <strong>en</strong> œuvre et de respect des performances att<strong>en</strong>dues <strong>en</strong> service, ainsi que les méthodologies de mesure de ces performances. A partir des minerais, les métaux ou leurs alliages sont obt<strong>en</strong>us par de très nombreuses techniques et opérations métallurgiques : voie sèche, voie humide, thermique ou non, volatilisation, réactions chimiques, électrométallurgie, métallo-thermie, voie biologique... Après élaboration, les métaux sont am<strong>en</strong>és à l’état de demi-produits : barres, profilés, tôles, lingots,... et peuv<strong>en</strong>t être soumis à de nombreuses opérations de première transformation, dans lesquelles l’innovation pr<strong>en</strong>d égalem<strong>en</strong>t <strong>une</strong> part importante : • la fonderie permet la fusion des métaux et de leurs alliages et leur coulée dans des moules <strong>en</strong> forme ou <strong>en</strong> continu ; • les traitem<strong>en</strong>ts mécaniques de déformation sont exécutés à chaud ou à froid : laminage, forgeage, filage, matriçage, emboutissage, estampage, étirage, filage, tréfilage ; • le soudage permet des assemblages complexes <strong>en</strong>tre différ<strong>en</strong>ts matériaux. Plus récemm<strong>en</strong>t, de nouvelles technologies innovantes de première transformation se sont développées : • le collage structurel ou par ultra-sons permet de nouveaux assemblages de métaux hétérogènes ; • le frittage a permis d’obt<strong>en</strong>ir, à partir de poudres métalliques d’alliages, des lingots des semi-produits ou des pièces complexes finies, difficiles à obt<strong>en</strong>ir par fusion ; • l’imm<strong>en</strong>se développem<strong>en</strong>t des traitem<strong>en</strong>ts thermiques permet de donner aux métaux ou à leurs alliages, <strong>en</strong> cours de transformation ou sur la pièce finie, des caractéristiques particulières. En modifiant profondém<strong>en</strong>t la structure de l’alliage, ils permett<strong>en</strong>t de jouer sur les propriétés mécaniques ; • les traitem<strong>en</strong>ts thermo-chimiques, plasma et laser modifi<strong>en</strong>t la structure superficielle des matériaux ; certains élém<strong>en</strong>ts fixés à la surface d’un métal leur confèr<strong>en</strong>t de nouvelles propriétés (azote, aluminium, chrome, zinc) ; • les traitem<strong>en</strong>ts chimiques ou électro-chimiques permett<strong>en</strong>t de décaper le métal ou de le recouvrir d’<strong>une</strong> couche de protection par réaction chimique (phosphatation, chromation) ou par dépôts électrolytiques. En parallèle, la métallographie permet de mieux connaître la structure des métaux et de mettre au point de nouvelles méthodes de contrôle, de caractérisation, d’analyse et d’essais : • les essais mécaniques permett<strong>en</strong>t de vérifier la qualité et les performances des métaux ou alliages, <strong>en</strong> vue de leur utilisation dans des <strong>en</strong>sembles soumis à des contraintes diverses (traction, cisaillem<strong>en</strong>t, dureté, choc,...) ; 13