Usages des Métaux : Types, Classifications et Applications

Les métaux comptent parmi les matériaux les plus importants et les plus utilisés par l’humanité.
De la préhistoire à l’Industrie 4.0, ils ont accompagné le développement technologique grâce à des propriétés uniques telles que la résistance mécanique, la conductivité, la ductilité et la durabilité.

Dans ce guide, nous verrons :

• Ce que sont les métaux
  
• Pourquoi ils sont importants
• Les types de métaux : ferreux et non ferreux
  
• Classification chimique des métaux
• Principales utilisations dans différents secteurs
• Alliages de métaux

Que sont les métaux ?

Les métaux sont des éléments chimiques caractérisés par :

• une bonne conductivité électrique et thermique
• un éclat métallique
• la ductilité (ils peuvent être déformés sans se rompre)
• la malléabilité (ils peuvent être laminés en feuilles)
• une résistance mécanique (variable selon le métal)

Du point de vue atomique, ils ont tendance à céder des électrons, formant des liaisons métalliques qui expliquent nombre de leurs propriétés physiques.

Ces caractéristiques rendent les métaux idéaux pour des procédés tels que le fraisage CNC, le tournage CNC et l’usinage de précision, essentiels dans la production industrielle moderne.

Pourquoi les métaux sont-ils si importants ?

Les métaux sont fondamentaux parce qu’ils :

• supportent des charges élevées
• fonctionnent bien à haute température
• sont presque indéfiniment recyclables
• peuvent être alliés entre eux pour créer des matériaux aux propriétés sur mesure

Sans les métaux, il n’y aurait pas :

• de bâtiments modernes
• de véhicules
• d’infrastructures
• de machines industrielles
• d’électronique
• de systèmes énergétiques et de réseaux de distribution

C’est pourquoi le choix du matériau métallique approprié est l’un des aspects les plus critiques dans la conception de composants industriels.

Téléchargez votre fichier et parlez avec un expert

Classification des métaux

Les métaux peuvent être classés de différentes manières. Les deux classifications les plus courantes sont :

1. Les métaux ferreux et non ferreux
2. Classification chimique

Classification industrielle des métaux

Métaux ferreux

Les métaux ferreux sont ceux qui contiennent le fer (Fe) comme élément principal.

Exemples de métaux ferreux

• Fer
• Acier
• Fonte

Caractéristiques

• résistance mécanique élevée
  
• bonne usinabilité
• souvent magnétique
  
• sensibles à la corrosion (s’ils ne sont pas traités)
  

Usages principaux

• bâtiment et construction métallique
  
• structures porteuses
  
• automobile
  
• machines industrielles
  
• outils
  
• voies ferrées et infrastructures
  

Grâce aux alliages et aux traitements, les aciers sont les métaux les plus utilisés au monde.

Métaux non ferreux

Les métaux non ferreux ne contiennent pas le fer comme élément principal.

Exemples de métaux non ferreux

• Aluminium
• Cuivre
• Laiton
• Bronze
• Titane
• Zinc
• Nickel

Caractéristiques

• meilleure résistance à la corrosion
• poids souvent inférieur (ex. aluminium, titane)
• excellente conductivité (cuivre)
• propriétés spécifiques très variées

Usages principaux

• aéronautique et aérospatial
• électronique
• installations électriques
• échangeurs de chaleur
• industrie nautique
• secteur médical
• design et architecture

Classification chimique des métaux

Métaux alcalins (groupe 1)

Ce sont les métaux les plus réactifs. Ils se trouvent dans la première colonne à gauche du tableau périodique (hors hydrogène).

• Éléments : Lithium (Li), Sodium (Na), Potassium (K), Rubidium (Rb), Césium (Cs), Francium (Fr).

• Caractéristiques chimiques : Ils possèdent un seul électron de valence, qu’ils perdent facilement pour former des cations monovalents.

• Réactivité : Ils réagissent violemment avec l’eau, formant des hydroxydes (alcalis) et libérant de l’hydrogène. À l’état naturel, on ne les trouve jamais à l’état pur, mais toujours sous forme de composés (sels).

• Propriétés physiques : Ils sont mous (peuvent être coupés au couteau), ont une faible densité et un point de fusion bas.

Métaux alcalino-terreux (Groupe 2)

Ils sont très réactifs, mais moins que les métaux alcalins.

• Éléments : Béryllium (Be), Magnésium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Baryum (Ba), Radium (Ra).

• Caractéristiques chimiques : Ils possèdent deux électrons de valence, qu’ils perdent pour former des cations divalents.

• Réactivité : Ils réagissent avec l’eau (souvent avec apport de chaleur) et s’oxydent facilement à l’air. Leurs oxydes réagissent avec l’eau pour former des solutions basiques.

• Résistance : Le magnésium et le béryllium sont des exceptions dans ce groupe : ils sont très rigides et légers, ce qui explique l’utilisation du magnésium dans les alliages pour voitures de course et les châssis ultra-légers d’ordinateurs portables.

Métaux de transition (bloc d)

Ils constituent le grand groupe central du tableau périodique (Groupes 3 à 12).

• Éléments : Fer (Fe), Cuivre (Cu), Or (Au), Argent (Ag), Titane (Ti), Zinc (Zn), etc.

• Caractéristiques chimiques : Leur particularité réside dans le remplissage des orbitales d. Ils peuvent présenter plusieurs états d’oxydation (par ex. le fer peut être +2 ou +3), ce qui leur permet de former une large gamme de composés colorés et d’agir fréquemment comme catalyseurs.

• Propriétés physiques : Ils sont généralement durs, possèdent des points de fusion et d’ébullition élevés et sont d’excellents conducteurs de l’électricité et de la chaleur.

Métaux post-transition (bloc p)

Ils se situent à droite des métaux de transition, avant la limite des métalloïdes. On les appelle parfois « métaux pauvres ».

• Éléments : Aluminium (Al), Étain (Sn), Plomb (Pb), Gallium (Ga), Indium (In), etc.

• Caractéristiques chimiques : Ils ont des électrons de valence dans les orbitales p. Ils sont chimiquement plus « faibles » que les métaux de transition : plus mous et avec des points de fusion plus bas.

• Réactivité : Ils ont tendance à former plus fréquemment des liaisons covalentes et présentent souvent un comportement amphotère (ils peuvent réagir aussi bien avec des acides qu’avec des bases, comme l’aluminium).

Métaux de transition interne (bloc f)

Ils sont situés dans les deux rangées inférieures du tableau périodique.

• Lanthanides (Terres rares) : Similaires au lanthane. Ce sont des métaux argentés et très réactifs, largement utilisés dans les technologies de pointe (par ex. aimants au néodyme, écrans).

• Actinides : Similaires à l’actinium. Ils sont tous radioactifs. Les plus connus sont l’uranium (U) et le plutonium (Pu).

Usages des métaux dans les principaux secteurs

• Construction : Acier, fer, aluminium → structures, poutres, façades
• Automobile : Aciers à haute résistance, aluminium, magnésium → châssis, moteurs, carrosseries
• Aérospatial : Titane, aluminium, superalliages → légèreté et résistance extrême
• Électronique : Cuivre, or, argent → conduction électrique
• Médical : Titane, acier inoxydable → biocompatibilité et stérilité
• Industrie : Aciers spéciaux, alliages → machines, outils, moules, composants CNC

Alliages métalliques : le véritable standard industriel

Dans la pratique industrielle, les métaux purs sont rarement utilisés.

Les alliages permettent de :

• améliorer la résistance
• contrôler la ductilité
• augmenter la durabilité
• adapter le matériau à l’environnement de travail

Exemples

• acier (fer + carbone)
• bronze (cuivre + étain)
• laiton (cuivre + zinc)
• superalliages pour hautes températures

L’avenir s’oriente vers :

• des matériaux toujours plus légers
• une résistance accrue
• la réduction des émissions
• le recyclage et la durabilité
• l’intégration avec la fabrication numérique et le CNC

Conclusions

Les métaux sont à la base de la civilisation industrielle moderne.
Comprendre leurs types et leurs usages est essentiel pour choisir le bon matériau en fonction de :

• la résistance
• le poids
• le coût
• l’environnement d’utilisation
• le procédé de fabrication

Avez-vous besoin de fabriquer un composant métallique ?

Avec Weerg, vous pouvez usiner l’aluminium, l’acier, l’acier inoxydable, le laiton, le cuivre et le bronze grâce à l’usinage CNC 5 axes, avec devis en ligne immédiat et assistance technique spécialisée.

Téléversez votre fichier CAO et obtenez immédiatement un devis CNC

FAQ Métaux