- Laiton
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Pour l’article homophone, voir letton.Les laitons sont des des alliages composés essentiellement de cuivre et de zinc, aux proportions variables. Selon les propriétés visées ils peuvent contenir d'autres éléments d'additions comme le plomb, l'étain, le nickel, le chrome et le magnésium. Les laitons sont parfois improprement appelés cuivre jaune.
Selon leurs compositions il peuvent être appelés : Orichalque, aurichalque, tombac, archal, bronze florentin, bronze vénitien, similor ou pinchbeck.
Ce sont des alliages amagnétiques.
Les laitons sont connus depuis la préhistoire, les Grecs les connaissaient aussi dans l'Antiquité.
Il existe d'autres familles d'alliages cuivreux dont les principales sont les cuproaluminiums, les cupronickels, les maillechorts (cuivre, nickel et zinc) et les bronzes qui sont des alliages de cuivre et d'étain.
La corrosion fait apparaître à la surface du laiton une couche appelée vert-de-gris.
Le bronze florentin (ou bronze vénitien) est composé de 85 % de cuivre et 15 % de zinc.
Sommaire
Propriétés physiques
Diagramme binaire cuivre-zinc
Les propriétés physiques de l'alliage dépendent fortement de sa composition. Par exemple pour un laiton contenant 90 % de cuivre et 10 % de zinc, la masse volumique est 8 800 kg·m-3, la conductivité thermique est environ 121 W·m-1·K-1, et la température de fusion est environ 900 °C.
Il existe trois catégories de laiton : (chaque catégorie englobe les propriétés des précédentes)
- les laitons simples (binaires) : ils ne contiennent que du cuivre et du zinc. L'ajout de zinc abaisse la température du point de fusion de l'alliage ainsi que sa conductivité électrique, mais en augmente la dureté et la résistance mécanique ;
- les laitons au plomb (environ 60 % de cuivre, 40 % de zinc, 1 à 3 % de plomb) : le plomb améliore l'usinabilité en se disséminant en fins globules qui permettent une meilleure fragmentation des copeaux ;
- les laitons spéciaux : ils ont pour but d'augmenter les propriétés mécaniques par l'addition d'éléments d'alliage (étain, aluminium, arsenic, magnésium, nickel, fer, silicium…) ; le nickel est utilisé dans les pièces de monnaie ou pour le plaquage du laiton, en raison de sa résistance à l'oxydation et à la corrosion.
Masse volumique
Voici une table de masse volumique du laiton simple en fonction de la teneur en cuivre et zinc.
Les proportions sont en masse.La masse volumique du cuivre vaut 8920 kg/m3.
La masse volumique du zinc vaut 7140 kg/m3.
Masse volumique du laiton en kg/m3 (si on prend du laiton composé uniquement de ces deux matériaux) % de cuivre % de zinc ρLaiton 100
0
8920
95 5 8831 90 10 8742 85 15 8653 80 20 8564 70 30 8386 60 40 8208 La formule classique :
![\rho = \frac{100 ~[kg/m^3]}{\frac{x}{8920} + \frac{100-x}{7140}}](1/c813c6d68a12b0054758f6f7b0216c3a.png)
où x = le pourcentage en masse de cuivre n'est pas correcte, car l'arrangement des atomes de cuivre et de zinc change lors du mélange de ces deux métaux.
Une formule empirique donnant de bons résultats pour des proportions de cuivre allant jusqu'à 40 % est :![\rho = \frac{100 ~[kg/m^3]}{\frac{x}{8920} + 0,9 \cdot \frac{100-x}{7140} + 10^{-7} \cdot (100-x)^2}](3/9b3c41a4107fd2e7268236ccee3fe2d9.png)
où x = le pourcentage en masse de cuivre.Utilisation
Le laiton est très facile à usiner mais relativement fragile. On l'utilise depuis longtemps pour la fabrication d'instruments de précision, pièces d'horlogerie, d'éléments décoratifs pour le mobilier, d'instruments de musique, d'objectifs photo de qualité[1], de robinetterie, de serrurerie, d'ustensiles décoratifs (dinanderie), etc. Le laiton est le plus utilisé des alliages de cuivre. C'est l'un des principaux alliages utilisés par l'industrie du décolletage (fabrication de petites pièces tournées en très grandes séries). Le laiton est également utilisé pour certaines pièces soumises à l'usure ou aux chocs (capot, semelle) des appareils photos, notamment les Leica M[2].
Le laiton est utilisé en papeterie pour l'embossage des toiles en bronze qui serviront à former les filigranes dans le papier.
Le laiton est aussi utilisé dans la fabrication des douilles d'obus comme le ZUBM21 soviétique.
Les laminés de laiton (plaques) sont utilisés en décoration pour la gravure et le guillochage (vernies, elles deviennent les plaques sur les portes des médecins par exemple).
Les laitons servent aussi de base à la fabrication des alliages à mémoire de forme.
Notes et références
Bibliographie
- Jacques Toussaint (dir.), Art du laiton, dinanderie, Sociéte archéologique de Namur, 2005, 392 p.
Liens externes
- (fr) Propriétés des alliages de cuivre.
- (fr) document .pdf sur le laiton.
- L'usage du laiton dans les monnaies : [1]
Catégories :- Alliage
- Composé du cuivre
- Composé du zinc
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