Alliage fer/étain

[sajscience]

Bonjour;

Je suis tombé ce matin sur ce guide de Cosplay https://twitter.com/MarvelRealm/stat...130923282434?s.

Outre l'énergie magique des marteaux : fs:, j'ai remarqué que presque toute l'armure semblait être dans un alliage de fer et étain. J'ai regardé sur internet des images de l'alliage pour voir à quoi pouvait ressembler l'armure dans notre monde (donc magie en moins). Mais je n'ai rien trouvé, même pas un article sur cet étrange alliage. J'ai donc mené mes recherches. Je vous épargne le raisonnement mais j'ai cherché à savoir s'il pouvait déjà exister. Je suis donc tombé sur les règles de Hume-Rothery (ref: https://fr.m.wikipedia.org/wiki/R%C3...e_Hume-Rothery).


Pour la solution solide de substitution j'ai déjà deux incohérences:

-La valence du fer qui est différent de celle de l'étain, respectivement trivalent et bivalent ( ref : https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Vale...20form%C3%A9es.).

-Et leur structure cristallographique qui diffère. Le fer à une structure soit cubique centré en dessous des 912°c et cubique à faces centrées au-dessus. L'étain lui a plu 162° à une structure orthorhombique. Bien qu'on puisse décrire un système cristallin orthorhombique avec un système cristallin cubique, de ce que j'ai compris le système cristallin orthorhombique est différent des deux structures du fer.


Pour la solution solide interstitielle, là mon problème c'est qu'avec mon bac S je n'ai pas trouvé comment calculer la taille des pores des structures cristallines du fer ou de l'étain, je ne peux donc pas savoir s'il est possible de former sous cette forme une solution solide homogène.


Mes questions sont les suivantes :

Déjà si vous avez la réponse je suis preneur

Ensuite j'aimerais savoir déjà pour la solution de substitution si les incohérences que j'ai relevées empêchent bien la formation de la solution homogène par cette méthode.

J'aimerais aussi connaître la taille des pores des structures cristallines du fer et de l'étain que j'ai précédemment cités.

Pour finir je suis parti sur le principe que c'est un alliage homogène néanmoins je ne suis pas du tout un spécialiste des alliages métallique et l'image ne rejette pas la possibilité d'une peinture qui recouvre l'armure. Il est peut-être donc possible que l'alliage ne soit pas visuellement homogène (comme pour les alliages dit "acier de Damas" contemporain) ou encore d'autres possibilités d'alliage qui me sont inconnus.

PS: je pense que l'Iron/pewter fait référence à un alliage car je n'ai pas relevé d'incohérence de teinte autre que celle de l'or sur le casque, après je rappelle que la peinture n'est pas à exclure (n'étant pas un spécialiste en peinture non plus...)

Cordialement.
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[Tawahi-Kiwi]

Salut,

de ce que je peux juger de ce diagramme de phase, il n'y a pas de solution solide stable serieuse a basse temperature. En dessous de 300-400ºC, c'est essentiellement [Fe+FeSn] mais au dela de 900ºC, il semble qu'on puisse mettre ~15 wt.% Sn en solution dans le fer, donc si il y a exsolution a partir de 0.85Fe-0.15Sn ce sera au maximum 0.77Fe-0.23FeSn


Zhang et al., 2019

Pour la valence, est-ce que ca de l'importance pour un alliage metallique? Le fer est bivalent ou trivalent, l'etain bivalent ou tetravalent. Mais dans un metal, rien de tout cela - neanmoins les rayons atomiques semblent etre suffisamment differents pour au moins causer un probleme a ce niveau.

T-K

[sajscience]

Bonjour T-K,

Premièrement merci pour la réponse et désolé pour mon temps de latence, comprendre le diagramme m'a pris du temps. Pareil pour ce qui est de la valence, à savoir si elle est importante.

Donc pour réagir au diagramme il m'a l'air effectivement intéressant. J'ai compris pour 0.85Fe-0.15Sn mais je suis perdu pour 0.77Fe-0.23FeSn, comment arrive-tu a cette conclusion. Je te crois, c'est plus pour pas connaissance personnelle.

Ensuite pour réaliser le 0.77Fe-0.23FeSn comment faire ? Faire fondre 0.97Fe et 0.03Sn?

Pour la valence effectivement en regardant ça de plus près je comprends votre interrogation. Néanmoins je n'ai pas la réponse à ce sujet, si un autre membre du forum plus qualifié que moi pourrait y répondre ce serait idéal. Encore une fois je me réfère simplement aux règles de Hume-Rothery sur les solutions solides homogènes, après faire intervenir la valence suppose qu'il s'agirait d'une solution solide de substitution et je ne peux pas affirmer que c'est le cas.

Pour le rayon atomique la différence de taille entre les deux est de 11% et ne semble donc pas être si problématique.

Cordialement.

[Tawahi-Kiwi]

Donc pour réagir au diagramme il m'a l'air effectivement intéressant. J'ai compris pour 0.85Fe-0.15Sn mais je suis perdu pour 0.77Fe-0.23FeSn, comment arrive-tu a cette conclusion. Je te crois, c'est plus pour pas connaissance personnelle.

Ensuite pour réaliser le 0.77Fe-0.23FeSn comment faire ? Faire fondre 0.97Fe et 0.03Sn?

Si tu fais fondre 85 wt.% de fer et 15wt.% d'etain (grosso modo en regardant le diagramme ci-dessus au pifometre) qu'il faut chauffer a 1400ºC, le solide est un alliage 'homogene' jusqu'a 910ºC.

En dessous de cette temperature, la solution solide n'est plus stable et va se decomposer en une phase riche en fer (dont la teneur en etain va diminuer de ~15 wt.% Sn a (~10% @765ºC, ~5% @607ºC, <1% en dessous de 400ºC) et une phase stannifere, respectivement Fe₅Sn₃, Fe₃Sn₂ puis FeSn.

En omettant les composes stanniferes entre 900 et 600ºC, un melange initial de 0.85Fe+0.15Sn donne un melange de ± 0.77Fe+0.23FeSn a basse temperature. Cela se calcule graphiquement en utilisant la longueur des segments dans le champ Fe-FeSn pour la composition choisie.

J'aborde le calcul par segments inverses ici: https://forums.futura-sciences.com/g...ml#post6048122
C'est de la petrologie magmatique mais le principe est le meme

Pour la valence effectivement en regardant ça de plus près je comprends votre interrogation.

Oui, et n'etant pas chimiste ou metallurgiste, je ne peux pas te renseigner plus sur ce point particulier. Je me dis bien qu'il doit y avoir une relation (au moins visible empiriquement lorsque je pense a toute sorte d'alliages monophases).

Pour le rayon atomique la différence de taille entre les deux est de 11% et ne semble donc pas être si problématique.

Ouaip, j'ai pas regarde les valeurs pour une liaison metallique, il n'y a sans doute pas de limitation de ce cote la.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]