L'étude "La Métallurgie en France : une nécessité d'innovation" - Dgcis

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
La métallurgie comprend l’ensemble des procédés et des techniques :
• d’extraction, d’élaboration, de mise en forme et de traitement des métaux (ferreux et non-ferreux) et
de leurs alliages,
• d'étude des microstructures et de leur relation avec les propriétés macroscopiques,
• de mise en œuvre et de respect des performances attendues en service, ainsi que les méthodologies de
mesure de ces performances.
A partir des minerais, les métaux ou leurs alliages sont obtenus 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 amenés à l’état de demi-produits : barres, profilés, tôles, lingots,... et
peuvent être soumis à de nombreuses opérations de première transformation, dans lesquelles l’innovation
prend également une part importante :
• la fonderie permet la fusion des métaux et de leurs alliages et leur coulée dans des moules en forme
ou en continu ;
• les traitements 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 entre différents matériaux.
Plus récemment, 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’obtenir, à partir de poudres métalliques d’alliages, des lingots des semi-produits
ou des pièces complexes finies, difficiles à obtenir par fusion ;
• l’immense développement des traitements thermiques permet de donner aux métaux ou à leurs
alliages, en cours de transformation ou sur la pièce finie, des caractéristiques particulières. En
modifiant profondément la structure de l’alliage, ils permettent de jouer sur les propriétés
mécaniques ;
• les traitements thermo-chimiques, plasma et laser modifient la structure superficielle des
matériaux ; certains éléments fixés à la surface d’un métal leur confèrent de nouvelles propriétés
(azote, aluminium, chrome, zinc) ;
• les traitements chimiques ou électro-chimiques permettent de décaper le métal ou de le recouvrir
d’une 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 permettent de vérifier la qualité et les performances des métaux ou alliages, en
vue de leur utilisation dans des ensembles soumis à des contraintes diverses (traction, cisaillement,
dureté, choc,...) ;
13