Le fer et l'acier figurent parmi les métaux les plus utilisés au monde. Ces deux matériaux possèdent des propriétés spécifiques qui les distinguent des autres, et les technologies et procédés modernes ont permis le développement de nouvelles variantes : la fonte et l'acier galvanisé. Ces matériaux trouvent de nombreuses applications dans divers secteurs industriels, les habitations et les réseaux d'assainissement. Cet article décrit les différences entre la fonte et l'acier galvanisé et analyse leur impact sur leur utilisation dans les canalisations et les systèmes d'assainissement.
Composants
Le principal composant de la fonte provient du minerai de fer. Il s'agit ensuite d'un alliage de fer, de carbone et de silicium. La fonte contient généralement de 2 à 4 % de carbone et de plus faibles proportions de silicium. Des impuretés comme le manganèse, le soufre et le phosphate sont parfois présentes, mais leur quantité est généralement trop faible pour altérer ses propriétés.
L'acier galvanisé est fabriqué à partir d'acier au carbone, qui sont des alliages métalliques. L'acier au carbone est composé de deux éléments : le fer et le carbone. D'autres métaux peuvent également être présents dans cet alliage, comme le manganèse, le silicium et le cuivre. Ils représentent généralement moins de 0,60 % de l'alliage, ce qui signifie que leur influence sur ses propriétés est négligeable.
Préparation
La fonte est fabriquée à partir d'alliages fer-carbone ou de fonte brute, dans un haut fourneau. Lors de ce procédé, la fonte est directement formée à partir du métal en fusion. Les impuretés mentionnées peuvent être éliminées par combustion durant cette étape. Cependant, le carbone peut également brûler de la même manière et doit être remplacé avant la finition de la pièce. Une fonte dépourvue de carbone et de silicium serait imparfaite. Après la cuisson, la fonte ne nécessite pas d'affinage au marteau ni d'autres outils. Il en résulte un processus d'affinage moins intensif et un produit final moins coûteux.
L'acier galvanisé est fabriqué à partir d'acier au carbone recouvert d'une couche protectrice de zinc. Ce procédé, appelé galvanisation, se décline en plusieurs techniques, telles que la projection thermique, l'immersion à chaud, la galvanisation électrolytique, etc. Lors de la galvanisation à chaud, l'acier au carbone est plongé dans du zinc en fusion à des températures pouvant atteindre 460 °C. Une fois entièrement recouvert, il est retiré et exposé à l'air. Au contact de l'oxygène, le zinc réagit pour former de l'oxyde de zinc. Ce dernier réagit ensuite avec le carbone présent dans l'air pour former du carbonate de zinc, qui constitue une couche grise à la surface de l'acier. Malgré ce revêtement, l'acier reste malléable et facilement usinable par d'autres machines de production métallique.
Résistance
La fonte est généralement résistante à la corrosion atmosphérique. Sa résistance est supérieure à celle de certains alliages d'acier. Elle est également résistante à l'usure et peut amortir les vibrations. Cependant, la fonte est très sensible à l'eau de mer et se corrode et se pique facilement en cas d'exposition prolongée à des environnements fortement salins. La fonte peut également être plus cassante que d'autres métaux transformés.
L'acier galvanisé présente une résistance à la corrosion supérieure à celle de la plupart des autres métaux. Ce procédé de galvanisation lui confère deux mécanismes de protection contre la corrosion. Le zinc fondu recouvre la surface de l'acier au carbone comme une peinture, formant une couche d'oxyde très adhérente. Il crée également une anode en zinc qui capte la corrosion à la place de l'acier.
Si le revêtement de zinc est endommagé ou rayé, l'anode de zinc continue de protéger l'acier environnant. Le zinc restant peut également reformer sa couche protectrice d'oxyde de zinc. Comme l'aluminium, le zinc est très réactif à l'oxygène et absorbe donc la majeure partie de l'oxygène avec lequel il entre en contact. Cela empêche l'acier sous le revêtement de s'oxyder davantage.
Utilisations
La fonte est un matériau métallique durable et moyennement résistant, ce qui la rend adaptée à de nombreuses applications. Elle sert à fabriquer des engrenages, des composants et des tuyaux pour l'automobile. On l'utilise également pour la fabrication d'outillage, de matrices et de pièces de machines. La fonte est aussi couramment employée dans les ustensiles de cuisine, car elle est performante pour la cuisson ; les poêles à frire en sont l'exemple le plus courant. On trouve également des ustensiles, des moules à pâtisserie et des casseroles en fonte. Elle est aussi utilisée en plomberie, bien que moins fréquemment et généralement déconseillée dans les maisons neuves.
L'acier galvanisé est apprécié pour sa durabilité et sa résistance. On le retrouve notamment dans la fabrication de tuyaux de plomberie. Sa couche protectrice de zinc le protège efficacement de la rouille, une forme de corrosion. L'acier galvanisé est également utilisé pour les charpentes métalliques des maisons. Il sert aussi à fabriquer la plupart des pièces de carrosserie et des cages de protection automobile. Enfin, on le retrouve dans les équipements de protection individuelle et la signalisation routière.
Date de publication : 7 mars 2022