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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 354 — #362
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CHAPITRE 6 – LE SOLIDE CRISTALLIN
titre d’exemple l’alliage argent-cadmium (Ag-Cd). L’argent pur possède une structure
cristallographique de type cubique à faces centrées tandis que le cadmium pur possède une structure cristallographique de type hexagonale compacte. Il existe cinq
types d’alliages Ag-Cd dont nous donnons trois exemples simples (les deux autres
possibilités sont des phases complexes) :
• alliage β (50 % en masse de cadmium), structure de type cubique à faces centrées ;
• alliage ε (70 à 82 % en masse de cadmium), structure de type hexagonale ;
• alliage η (teneur élevée en cadmium), structure de type hexagonale compacte,
quelques positions des atomes de cadmium sont remplacées par des atomes
d’argent.
Alliages d’insertion
Ces alliages sont obtenus à partir d’un métal M, en insérant des atomes dans les
sites intersticiels de la structure cristallographique du métal M. Seuls les atomes
de petits rayons peuvent occuper les interstices qui existent dans des structures
relativement compactes. Souvent ces possibilités sont limitées aux atomes suivants :
H (r = 37 pm) ; B (r = 82 pm) ; C (r = 77 pm) ; N (r = 75 pm).
Ces alliages ont une grande importance technique et industrielle : tous les aciers
et toutes les fontes sont des alliages d’insertion fer-carbone (Fe-C). La teneur en
carbone inséré est comprise entre 0 et 2 % en masse pour les aciers. Lorsque la
teneur en carbone inséré est supérieure à 2 % en masse, l’alliage fer-carbone est
qualifié de fonte. L’importance des alliages Fe-C est due au mode de préparation du
fer métallique : la réduction des oxydes de fer par le carbone qui suppose la présence simultanée des deux éléments chimiques. Généralement, on observe que les
atomes de carbone ou d’azote occupent de façon privilégiée les sites octaédriques
des structures cristallographiques, tandis que les atomes d’hydrogène occupent de
façon privilégiée les sites tétraédriques des mêmes structures cristallographiques.
Considérons l’exemple des alliages fer-carbone à faible teneur en carbone (acier).
Un alliage rencontré est l’austénite. Le fer adopte une structure cubique à faces
centrées, avec remplissage aléatoire d’un douzième des sites octaédriques de la
structure. L’acier austénitique est stable à haute température.
exemple de site
octaédrique
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titre d’exemple l’alliage argent-cadmium (Ag-Cd). L’argent pur possède une structure
cristallographique de type cubique à faces centrées tandis que le cadmium pur possède une structure cristallographique de type hexagonale compacte. Il existe cinq
types d’alliages Ag-Cd dont nous donnons trois exemples simples (les deux autres
possibilités sont des phases complexes) :
• alliage β (50 % en masse de cadmium), structure de type cubique à faces centrées ;
• alliage ε (70 à 82 % en masse de cadmium), structure de type hexagonale ;
• alliage η (teneur élevée en cadmium), structure de type hexagonale compacte,
quelques positions des atomes de cadmium sont remplacées par des atomes
d’argent.
Alliages d’insertion
Ces alliages sont obtenus à partir d’un métal M, en insérant des atomes dans les
sites intersticiels de la structure cristallographique du métal M. Seuls les atomes
de petits rayons peuvent occuper les interstices qui existent dans des structures
relativement compactes. Souvent ces possibilités sont limitées aux atomes suivants :
H (r = 37 pm) ; B (r = 82 pm) ; C (r = 77 pm) ; N (r = 75 pm).
Ces alliages ont une grande importance technique et industrielle : tous les aciers
et toutes les fontes sont des alliages d’insertion fer-carbone (Fe-C). La teneur en
carbone inséré est comprise entre 0 et 2 % en masse pour les aciers. Lorsque la
teneur en carbone inséré est supérieure à 2 % en masse, l’alliage fer-carbone est
qualifié de fonte. L’importance des alliages Fe-C est due au mode de préparation du
fer métallique : la réduction des oxydes de fer par le carbone qui suppose la présence simultanée des deux éléments chimiques. Généralement, on observe que les
atomes de carbone ou d’azote occupent de façon privilégiée les sites octaédriques
des structures cristallographiques, tandis que les atomes d’hydrogène occupent de
façon privilégiée les sites tétraédriques des mêmes structures cristallographiques.
Considérons l’exemple des alliages fer-carbone à faible teneur en carbone (acier).
Un alliage rencontré est l’austénite. Le fer adopte une structure cubique à faces
centrées, avec remplissage aléatoire d’un douzième des sites octaédriques de la
structure. L’acier austénitique est stable à haute température.
exemple de site
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