Laiton
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Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc, aux proportions variables. Il contient souvent également d'autres métaux tels que le plomb, l'étain, le nickel, le chrome et le magnésium.
Le laiton est connu depuis la préhistoire, les Grecs le connaissaient aussi dans l'Antiquité.
Il ne faut pas confondre le laiton avec le bronze, qui est un alliage de cuivre et d'étain, ni avec le régule, alliage d'étain ou de plomb et d'antimoine.
La corrosion fait apparaître à la surface du laiton une couche appelée vert-de-gris.
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[modifier] Propriétés physiques
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 de 8800 kg·m-3, la conductivité thermique est d'environ 188 W·m-1·K-1. et la température de fusion est d'environ 900 °C.
Il existe trois catégories de laiton :
- 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.
[modifier] 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
| % de cuivre | % de zinc | ρLaiton |
|---|---|---|
|
100 |
0 |
8920 |
| 95 | 5 | 8860 |
| 90 | 10 | 8800 |
| 85 | 15 | 8740 |
| 80 | 20 | 8670 |
| 70 | 30 | 8530 |
| 67 | 33 | 8490 |
| 64 | 36 | 8450 |
| 60 | 40 | 8390 |
La formule classique : ![\rho = \frac{100 ~[kg/m^3]}{\frac{x}{8920} + \frac{100-x}{7140}}](http://upload.wikimedia.org/math/c/8/1/c813c6d68a12b0054758f6f7b0216c3a.png)
où x = le pourcentage en masse de cuivre n'est pas correcte, car l'arrangement des atomes de cuivre et de zinc changent 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}](http://upload.wikimedia.org/math/5/f/e/5fe7ca91e268e6ff182fe5e1aea214ce.png)
où x = le pourcentage en masse de cuivre.
[modifier] Utilisation
Le laiton est très facile à usiner mais relativement fragile. On l'utilise depuis longtemps pour la fabrication d'instruments de précision, d'éléments décoratifs pour le mobilier, d'instruments de musique, de robinetterie, de serrurerie, etc. Le laiton est le plus utilisé des alliages de cuivre. C'est l'un des principaux métaux utilisés par l'industrie du décolletage (fabrication de petites pièces tournées en très grandes séries).
Le laiton est le métal utilisé en papeterie pour l'impression des filigranes, des vergeures et pontuseaux[1].
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, elle 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.
[modifier] Notes et références
- ↑ IRIGOIN J., La datation par les filigranes du papier dans Codologica 5 : Les matériaux du livre, Leyden, 1980
[modifier] Bibliographie
- Jacques Toussaint (dir.), Art du laiton, dinanderie, Sociéte archéologique de Namur, 2005, 392 p.
