Il n’y a pas beaucoup d’industrie aussi cruciale que la métallurgie. Dans les voitures, dans les bâtiments, dans nos ordinateurs … les métaux et leurs alliages sont partout. Cette importance ne date pas d’hier: on parle d’âge du bronze pour désigner la période de -2500 et -1000 av. j-C, puis d’âge du fer jusqu’à l’antiquité en – 500. Cet alliage et ce métal ont été si importants qu’ils ont définis des ères entières.
C’est pour aider le grand public à mieux comprendre cette industrie, ses procédés, ses entreprises et ses emplois que j’ai fait ce site.
Du minerai à la pièce usinée : la métallurgie
La métallurgie est une science des matériaux qui étudie les métaux (métaux ferreux, aluminium, cuivre, plomb …) et leurs alliages (acier, bronze …). Par extension, elle englobe toute une série d’activités industrielles:
- Extraction et raffinage du minerai
- Recyclage des métaux
- La fonderie en général (qui est en fait assez transverse, touchant tant au raffinage qu’à la mise en forme)
- La tôlerie et autre fabrication de produits semi-finis
On divise ces activités deux grands axes : la métallurgie extractive et le travail du métal.
La métallurgie extractive (primaire)
C’est le minerai qu’on extrait du sol, pas le métal directement. Il faut ensuite le raffiner par des procédés physico-chimiques pour en extraire le métal. Le plus souvent, on le sépare du reste du minerai par une fusion partielle, puis on le purifie par des traitements chimiques. C’est ce qu’on appelle la métallurgie extractive.
La métallurgie extractive porte également sur le recyclage de metaux ferreux, ce qui couvre une large part des besoin en métal.
Il y a encore toute une recherche sur les traitements appliqués aux métaux. Par exemple, en médecine, le sablage permet de rendre le titane histocompatible et en font ainsi le métal de référence pour les prothèses osseuses.
La pyrométallurgie
La pyrométallurgie est un type particulier de métallurgie extractive qui implique le traitement thermique des minéraux et des minerais métallurgiques. Ce traitement a pour but de provoquer une transformation physique ou chimique des matériaux, ce qui permet de récupérer des métaux précieux. Le grillage, la fusion et la conversion sont les procédés pyrométallurgiques les plus courants. Les procédés pyrométallurgiques nécessitent bien sûr un apport énergétique important pour atteindre les hautes températures souhaitées pendant le processus. Cette énergie est généralement fournie par la combustion, la réaction exothermique du matériau ou la chaleur électrique.
Hydrométallurgie
L’hydrométallurgie consiste à utiliser des liquides à base d’eau pour obtenir des métaux ou des composés à partir de leurs minerais. Ces procédés comprennent la lixiviation, la précipitation des composés insolubles et la réduction de la pression.
Le travail du métal (métallurgie secondaire)
Une fois qu’on a un métal, il faut encore le travailler pour le transformer en produits pour répondre à des besoins. C’est le travail du métal.
la fonderie ou fonte et le travail des métaux. La fonte est le procédé de transformation du fer en acier, alors que le travail des métaux consiste à façonner ces métaux pour en faire des produits finis. Les produits finis peuvent être des objets utilitaires, des œuvres d’art ou des éléments de construction.
La métallurgie ancienne était une science empirique qui reposait sur l’expérience et le savoir-faire des artisans. Les progrès de la science et de la technologie ont permis de développer des méthodes plus précises et contrôlées pour la transformation des métaux. La métallurgie moderne est une science complexe qui repose sur une compréhension approfondie des propriétés des métaux et de la chimie des procédés de transformation.
Vous avez trois ensembles importants de procédés: le moulage, la tôlerie et le forgeage, plus une multitude d’autres.
Le moulage
Le moulage ou coulée consiste à fondre un métal, puis à le laisser s’écouler dans un moule. C’est le domaine de la fonderie. Les technologies varient essentiellement en fonction du moule:
- Coulée en moule permanent, qui utilise simplement un moule réutilisable
- Le moulage au sable utilise du sable comme moule. Il suffit, ensuite d’enlever le sable pour démouler, ce qui est très pratique.
- Le moulage de précision, aussi dit « à cire perdue » consiste à utiliser un moule temporaire en cire ou en polymère.
- Le moulage sous pression consiste à injecter le métal sous pression à grande vitesse dans le moule.
La tôlerie
La tôlerie consiste à travailler des feuilles et des tubes en métal, des surfaces plus que des volumes en somme. Il y a une myriade de procédés. En voici quelques uns :
- Décambrage consiste à supprimer le cambrage (= la courbure) d’une surface, à l’applanir.
- Emboutissage profond consiste à étirer la plaque par l’action mécanique d’un poinçon.
- Formage incrémental consiste à transformer une tôle en produit final par une série de petites déformations.
- Superformage ou formage superplastique
- Hydroformage façonne des métaux grâce à un fluide hydraulique à haute pression pour presser le matériau dans une matrice.
- Le pliage de métal
- Le métal déployé est un type de tôle qui a été découpé et étiré pour former un motif régulier (souvent en forme de losange).
- La découpe laser utilise un laser pour découper le métal (logique …).
Le forgeage
Un autre procédé important est le forgeage. Si en entendant « forge », vous aviez en tête l’image du forgeron médiéval frappant le métal incandescent avec son marteau, vous avez vu juste ! Le forgeage est effectivement une version améliorée de ce procédé, qui peut se faire dans une matrice fermée, pour limiter le mouvement du métal frappé, ou bien sans. On parle alors de forgeage libre.
La chaudronnerie
Une fois que vous avez différentes pièces, vous pourrez vouloir les assembler ou bien modifier leur forme. C’est ce que fait la chaudronnerie. Il y en a de nombreuses sortes, comme la chaudronnerie inoxydable, la chaudronnerie aluminium, la chaudronnerie fine, la chaudronnerie lourde … C’est un travail qui demande une excellente vision dans l’espace et des logiciel de production assistée avancés.
Autres procédés de transformation
Parmi les autres procédés importants, vous avez la galvanoplastie, qui consiste à plaquer du métal par électrolyse; l’impression 3D de métaux, qui pourrait révolutionner l’industrie, ou encore l‘extrusion, très utile pour les gros cylindres métalliques.
L’industrie métallurgique aujourd’hui
Les produits de cette industrie sont particulièrement cruciaux pour la fabrication de machines et d’équipements aéronautiques pour l’espace et la défense.
Les grandes entreprises de la métallurgie
Les grandes entreprises de la métallurgie sont les suivantes : ArcelorMittal, Rio Tinto, BHP Billiton, Vale, Glencore Xstrata, Anglo American. ArcelorMittal est le plus grand producteur d’acier au monde, Rio Tinto est le deuxième plus grand producteur de minerai de fer au monde, BHP Billiton est le troisième plus grand producteur de minerai de fer au monde, Vale est le plus grand producteur de minerai de fer au Brésil, Glencore Xstrata est le cinquième plus grand producteur de minerai de fer au monde, Anglo American est le sixième plus grand producteur de minerai de fer au monde.
En France, la ville de Saint-Dizier est un haut-lieu de la sidérurgie, regroupant plusieurs entreprises importantes du secteur. Vous avez notamment Aciéries Hachette & Driout, Fer et Traditions, Fonderies de Saint-Dizier, Saint-Gobain Pont-à-Mousson, Publi Essor, le groupe ArcelorMittal ou encore Vallourec Précision Etirage. C’était ici qu’ont notamment été conçu les mobiliers urbains parisiens.
Les emplois de la métallurgie
La France compte, pour l’industrie métallurgique, 1,6 million de salariés et 42 000 entreprises. Les emplois spécifiques à la filière sont notamment :
- l’ingénieur métallurgiste
- le soudeur
- le mouleur
- le fondeur
- le forgeron
- le chaudronnier
- le ferronnier
- le pipefitter
- le plombier
- le métallier
- le fabricant de pièces métalliques
- le montage de structures métalliques
- le contrôleur de qualité de produits métalliques
- le réparateur d’équipements métallurgiques
- le démonteur de machines métallurgiques
- le nettoyeur de fours métallurgiques
La formation est un enjeu important pour les industriels du secteur. En effet, si on pense que le chômage leur assure une source facile de salariés, c’est bien se tromper ! Ce sont en fait des emplois qualifiés nécessitant d’avoir été formé aux besoins de la filière.
Il y a aussi une évolution: le 7 février 2022, la CFE-CGC a signé la Convention Collective de la Métallurgie. Cette convention est particulièrement importante, puisqu’elle unifie plus d’une dizaine de conventions en une seule.
Contexte: comprendre l’industrie métallurgique
L’histoire du métal et de la métallurgie
L’histoire du métal et de la métallurgie a commencé en -3500 avant notre ère avec la production du cuivre en Mésopotamie. Les premières alliages métalliques datent de -2000 avant notre ère et sont composés de cuivre et d’étain. Ces alliages étaient appelés «bronzes». Le fer a été découvert vers -1500 avant notre ère. L’acier a été découvert vers -1200 avant notre ère.
Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur l’histoire du métal et de la métallurgie.
Les métaux, leurs alliages et leur définition
Les métaux sont des éléments chimiques à l’état pur, c’est-à-dire qu’ils ne se combinent pas avec d’autres éléments. Les métaux sont solides à température ambiante, ont une brillance caractéristique et sont bons conducteurs de l’électricité et de la chaleur. Les métaux sont généralement durs, mais il y en a quelques-uns qui sont mous, comme le plomb. Les métaux sont généralement des solides, mais il y en a quelques-uns qui sont des liquides à température ambiante, comme le mercure. Parmi les métaux les plus communs, on trouve notamment le Fer, le Cuivre, l’Aluminium, l’Etain ou encore le Plomb. Parmi les plus rares, il y a évidemment l’or, mais aussi le titane, le vanadium et le molybdène.
Ces métaux peuvent être combinés en alliages, parmi lesquels l’acier est sans doute le plus important. Il y a égallement la fonte, sont précurseur, le bronze, ou encore le laiton.
Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur les métaux et leurs alliages.