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RÉSUMÉ
L’utilisation principale du zinc et de ses alliages est la protection de l’acier contre la corrosion, notamment par galvanisation. La mise en forme est aussi un procédé d’importance non négligeable. Les procédés actuels de première transformation font souvent appel à des processus continus : coulée continue horizontale de plaques minces et laminage en bande à chaud pour les produits plats, coulée continue de produits ronds suivie de laminage, puis de tréfilage, pour les fils. Les procédés de deuxième transformation font appel à des techniques plus classiques utilisées aussi pour les autres métaux.
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Ronald RACEK : Ingénieur de l’École centrale de Paris - Docteur ès sciences - Chef du département Gestion de projets à la société Umicore France
INTRODUCTION
L’utilisation principale du zinc et de ses alliages est la protection de l’acier contre la corrosion, notamment par le procédé de galvanisation.
Néanmoins, la mise en forme est un procédé d’importance non négligeable, particulièrement en Europe et plus précisément en France.
Le procédé prépondérant est le laminage, en majeure partie de produits plats, essentiellement pour des utilisations dans le bâtiment, à savoir la couverture, la façade et l’évacuation des eaux pluviales, marché en légère croissance depuis des décennies.
Les particularités des processus de mise en forme du zinc et de ses alliages, par rapport à d’autres métaux d’usage courant, découlent d’une part de sa structure cristalline hexagonale, qui a pour conséquence une forte anisotropie des propriétés physiques et mécaniques, d’autre part du fait que la température de transformation est toujours proche de la température de fusion.
Les procédés actuels de première transformation font appel de plus en plus systématiquement à des processus continus : coulée continue horizontale de plaques minces et laminage en bande à chaud pour les produits plats, coulée continue de produits ronds suivie de laminage, puis de tréfilage, pour les fils.
Les procédés de deuxième transformation, en revanche, font appel à des techniques plus classiques utilisées aussi pour les autres métaux.
Enfin les traitements de surface de produits laminés plats sont en développement sensible depuis deux décennies.
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2. Particularités de la déformation plastique des alliages de zinc
2.1 Structure et cristallographie
Tous les alliages de zinc corroyés contiennent plus de 98 % de zinc et ont des comportements à la mise en forme assez voisins.
La matrice de zinc, contenant éventuellement d’autres éléments en solution solide, a une structure cristalline hexagonale compacte, dont le rapport c /a, égal à 1,856, est supérieur à la valeur de celui d’une structure hexagonale compacte idéale [1].
Notons enfin que sa masse volumique est légèrement inférieure à celle des aciers au carbone : elle est de 7,1 kg/dm3 au lieu de 7,8 kg/dm3 pour les aciers courants.
pour de plus amples informations sur les métaux à réseau hexagonal compact le lecteur se reportera à la référence [9].
2.2 Température de fusion
La température de fusion du zinc et de ses alliages est toujours de l’ordre de 420 oC, compte tenu de la faible quantité d’éléments d’addition. L’énergie nécessaire à la fusion du métal et à la préparation des alliages en fonderie est donc relativement peu élevée par rapport à celle nécessaire aux autres métaux usuels. À l’état liquide, les alliages sont peu oxydables à l’air et la solubilité d’éléments gazeux est pratiquement négligeable.
Le rapport de la température ambiante à la température de fusion du zinc, les deux étant exprimées en kelvins, est de 0,4. On voit donc que la mise en forme des demi-produits se déroulera toujours dans le domaine de la déformation à tiède (0,3 T F < T < 0,5 T F) ou dans celui de la déformation à chaud (T > 0,5 T F) , où T F désigne la température de fusion et T la température de déformation du matériau.
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Dans le stade de première transformation, le laminage des produits plats ou des barres se déroulera au-dessous de 250 oC pour éviter les phénomènes de fragilité à chaud, jusqu’à 100 oC en général, rarement...
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ANNEXES
Le marché mondial du laminé pour le bâtiment (environ 90 % de la consommation totale) est d’environ 300 000 t/an, en progression annuelle de 2 %. La production et la consommation varient très fortement d’un pays à un autre, surtout en fonction des traditions héritées des deux siècles précédents.
L’Europe occidentale est largement dominante, mais on constate une forte croissance de la consommation sur de nouveaux marchés, notamment l’Europe de l’Est, l’Amérique du Nord et l’Asie.
La France occupe une position forte, avec une production d’environ 100 000 t/an et une consommation de l’ordre de 70 000 t/an.
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