La densité de masse métallique est proportionnelle au volume des métaux ?

[Jules2018]

Bonjour.

Je m'intéresse au façonnage de fer, par exemple, comment fabriquer des poutres d'acier utilisées pour construire un grand immeuble.
La densité, donc, le degré de concentration des atomes dans une dimension déterminée, c'est transmissible quand on mélange 3 ou 4 différents métaux ?

par exemple :

matériau A : 13cm3
matériau B : 14cm3
...
matériau D : 16cm3

Quand on mélange ces matériaux dans la four spéciale et façonne le nouveau métal, alors, la densité de ce nouveau métal , ça va être :

13 + 14 + 15 + 16 / 4 = 14.5cm ?

Merci d'avance
-----

[gts2]

J'ai du mal à suivre vos calculs, mais si on interprète comme "le volume du mélange est la somme des volumes", c'est approximatif :

exemple laiton à 60% Cu et 40% Zn, densité 8,21 et densité calculée 8,11

[Deedee81]

Salut,

La densité d'un matériau solide est en effet presque identique à la moyenne pondérée (par les volumes) des matériaux composants (pour tout mélange, alliage).

Mais il a de grosses confusions plus haut.

Les densités ce n'est pas des cm³ (ça c'est des volumes) ni des cm (ça c'est une longueur). La masse volumique c'est des kg par m³ (kg/m³ on peut l'exprimer aussi en g/cm³ par exemple, bien sûr). Et la densité est la valeur sans dimensions (pas d'unité) obtenue en divisant la masse volumique par celle de l'eau à 4 degrés et pression ambiante (environ 1g/cm³, ce qui fait que numériquement c'est identique et donc souvent confondu, mais attention aux unités).

Soit deux matériaux, un volume V1 de densité d1 et un volume V2 de densité d2. Alors la densité du mélange sera environ (*)
(V1*d1 + V1*d2)/(V1+V2)

(*) les petites différences sont dues aux changements de la structure cristalline (tous les métaux ont une structure cristalline), aux défauts, lacunes, impuretés et même partiellement d'éventuelles liaisons chimiques (qui rapproche les atomes)

Notons qu'une telle formule marche déjà beaucoup moins bien sur les liquides. Quelques essais avec de l'eau et du sel ou du sucre suffit à s'en convaincre.
Par contre en l'absence de réaction chimique, à pression et température constantes, ça marche pour les gaz.
Les liquides sont des sales bêtes Quelque part entre les structures bien ordonnées des solides et les molécules libres de gaz. En physique statistique ils sont compliqués à aborder.

[FC05]

Bonjour.

Je m'intéresse au façonnage de fer, par exemple, comment fabriquer des poutres d'acier utilisées pour construire un grand immeuble.

Alors à la base l'acier ce n'est pas exactement du fer mais un alliage de fer et de un peu de carbone

Suivant la teneur en carbone on parle d'aciers "bas carbone", "aciers" ou "aciers au carbone"*.
De plus on peut rajouter certain élément pour ajouter des propriétés supplémentaires (par exemple du nickel et du chrome pour les aciers inox).

Une fois l'alliage fabriqué il faut le mettre en forme et lui faire subir des traitements thermiques.

En clair ce n'est pas simple du tout, ça ne se fait pas comme ça et ça demande un savoir faire assez important.



* on devrait dire "haut carbone" mais il y de mauvaises habitudes en plus de traductions à la louche de "carbon steel" ou "high carbon steel" qui se disent de la même façon.

[A voir en vidéo sur Futura]