Fonte VS Fer forgé

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Quelles sont les différences? Découvrez et apprenez comment ils sont utilisés.

Clôture en fer antique faite de fer forgé
Le fer forgé sert habituellement à une application architecturale ou décorative, comme à la création de clôtures ou de rampes

Les gens croient parfois que la fonte et le fer forgé sont des termes interchangeables représentant la ferronnerie d’autrefois, mais il y a pourtant un monde de différences entre les deux.

Le fer forgé est un type de fer qui a été chauffé, puis travaillé à l’aide d’outils. 

La fonte est un type de fer qui a été fondu, puis versé dans un moule avant de se solidifier.

La différence fondamentale entre la fonte et le fer forgé réside dans leur méthode de production. En fait, la différence se voit directement dans leur appellation : « forgé » est un synonyme de « façonné », tandis que le mot « fonte » appartient au même champ lexical que « fondre » ou « fondu ».

Différentes méthodes de production engendrent des métaux aux différentes forces et faiblesses. C’est pour cela qu’on voit rarement une rambarde en fonte ou une poêle en fer forgé.

Le fer forgé, c’est quoi?

Un forgeron façonne le fer forgé dans une fonderie
Le fer forgé façonné par un forgeron

Le fer forgé est principalement constitué de fer élémentaire auquel sont ajoutées de petites quantités (1 à 2 pour cent) de scories. (Il s’agit des résidus du minerai de fer en fusion, habituellement constitués d’un mélange de silicium, de soufre, de phosphore et d’oxydes d’aluminium.) Le fer forgé est engendré par un chauffage répété du matériau qu’on façonne avec des outils afin de le déformer.

Le fer forgé est très malléable, ce qui permet de le chauffer, de le réchauffer, et de le façonner de diverses manière. Le fer forgé se caractérise par une apparence fibreuse et, plus il est travaillé, plus il prend de l’ampleur. Le fer forgé contient moins de carbone que la fonte, ce qui le rend plus doux et plus malléable. Il est également très résistant à l’usure; si une pression importante est appliquée sur le fer forgé, il subira de nombreuses déformations avant de faire défaut.

De nos jours, l’utilisation du terme “fer forgé” est souvent fautive. En effet, on utilise souvent ce terme pour décrire des objets ayant l’allure des pièces historiques en fer forgé, et ce, peu importe le type de métal utilisé. L’acier doux ayant été formé à froid par une machine et les pièces de fonte ou de fer ayant été peinturées en noir sont régulièrement appelés fer forgé, à tort. Pour avoir le statut de fer forgé, la pièce de métal doit avoir été forgée par un forgeron qui l’a chauffée et façonnée. 

Déjà, 2000 ans avant Jésus-Christ, le fer forgé était utilisé dans la péninsule d’Anatolie (là où se trouve aujourd’hui la Turquie), et il a été fort utilisé pour les constructions tout au long du 19e siècle. D’un autre côté, les progrès en métallurgie du 20e siècle ont rendu la création et la soudure de pièces métalliques par la machine plus aisée et moins coûteuse. Par comparaison, c’est la nature plus dispendieuse et plus longue du travail par le forgeron qui a mis un terme à sa pratique commerciale à grande échelle au milieu des années 70. Cela signifie que la plupart des pièces en vrai fer forgé que l’on retrouve de nos jours sont soit des antiquités, soit des produits spécialisés forgés par des artisans locaux.

La fonte, c’est quoi?

Les fers à repasser à braises sont un exemple d’application possible de la fonte
La fonte est utilisée dans la fabrication de nombreux produits que nous utilisons dans la vie de tous les jours

Le terme fonte peut renvoyer à une vaste gamme d’alliages ferreux, mais il est plus couramment associé au fer gris. Il ne s’agit pas purement de l’élément appelé fer (Fe sur le tableau périodique). Il s’agit en fait d’un alliage comprenant entre 2 et 4 pour cent de carbone, ainsi que de petites quantités de silicium et de manganèse. D’autres impuretés, comme du soufre et du phosphore, se retrouvent aussi régulièrement dans cet alliage.

La fonte est produite par la fusion d’un minerai de fer, ou encore par l’utilisation de la fonte brute (un produit intermédiaire produit lors de l’extraction du minerai de fer) qu’on mélange ensuite à de la ferraille et à d’autres alliages. Le mélange liquide est finalement versé dans des moules dans lesquels il refroidira et se solidifiera. 

Le résultat final est puissant, mais cassant. Vu sa haute teneur en carbone, la fonte se solidifie sous la forme d’un alliage hétérogène. Cela signifie qu’elle contient plusieurs composantes, ou plusieurs matériaux sous différentes phases, dans sa microstructure.

“Cast iron is very brittle in nature, meaning it's comparatively hard and non-malleable”
La fonte est très cassante de par sa nature, ce qui signifie qu’elle est comparativement dure et non malléable.

Sa microstructure mixte est ce qui donne à la fonte ses caractéristiques physiques distinctes. Les particules de carbone internes créent des points de stress internes pouvant conduire à une fracture. La fonte est plus dure, plus cassante et moins malléable que le fer forgé. Elle ne peut pas être pliée, étirée ou forgée puisque sa faible résistance à la traction engendrera une fracture avant qu’elle ne se plie ou qu’elle ne se déforme. D’un autre côté, elle présente une bonne force de compression.

Les raccords de tuyau en fonte sont un bon exemple de l’utilisation de la fonte dans une vaste gamme d’applications
La fonte a un nombre d’applications industrielles presque illimitées

Le coulage de la fonte requiert significativement moins de main-d’œuvre que la production de fer forgé. Cette technique de production était centrale au cours du 18e et du 19e siècle. L’avènement de l’acier et les technologies liées à l’automatisation par la machine ont diminué l’importance du coulage dans certaines industries. Cependant, il s’agit toujours d’un processus économique et fort utilisé dans bien d’autres industries. En effet, alors que l’acier a complètement remplacé la fonte dans le domaine de la construction, la fonte est toujours aussi en demande pour la fabrication de produits aux formes complexes qui sont plus faciles à réaliser avec un coulage qu’avec un façonnement par la machine. La fonte est moins réactive que l’acier face aux matériaux de moulage, et son point de fusion est plus bas, ce qui la rend plus fluide.

Un banc antique en fonte démontre la capacité du fer à être versé dans des moules aux formes complexes et ornementées
La fonte présente des caractéristiques favorables au coulage, ce qui en fait le matériau idéal pour produire des pièces telles que du mobilier extérieur ornementé

Fonte ductile : Puissance et polyvalence

La fonte ductile est une version moderne et unique de la fonte développée par des chercheurs dans les années 40. Ils ont découvert que l’ajout de certains alliages (d’abord un alliage de magnésium et de cuivre, puis un alliage de cérium) permettait la manipulation des atomes de carbone afin de former une microstructure différente de celle de la fonte. La microstructure de la fonte ductile empêche les craques de se former, créant ainsi un métal présentant les avantages de la fonte sans son aspect cassant.

“Ductile iron can be manufactured to achieve high ductility and tensile strength”
La fonte ductile peut être fabriquée afin d’obtenir une grande ductilité et une bonne résistance à la traction

La fonte ductile peut être fabriquée en diverses qualités afin d’obtenir une grande ductilité et une bonne résistance à la traction. La fonte A.D.I., produite à l’aide de traitements thermiques supplémentaires, présente des propriétés mécaniques supérieures et une excellente résistance à l’usure. 

La fonte ductile présente également un rétrécissement minime lors du refroidissement, ce qui en fait le produit parfait pour un coulage de précision. La fonte ductile est souvent utilisée dans l’état « brut de coulée », ce qui signifie qu’elle ne requiert pas de traitement thermique. Cela peut permettre de réduire les coûts de production, plus particulièrement sur le long terme.

Fer en fusion versé dans un moule de fonte au sable
Le coulage de la fonte ductile et de la fonte sont tous deux rendus possibles par le déversement du fer en fusion dans des moules

À propos de la corrosion

La fonte et le fer forgé sont tous les deux susceptibles de rouiller lorsque leurs surfaces nues sont exposées à l’oxygène en présence d’humidité. Cela représente un défi évident pour les environnements extérieurs exposés à des précipitations et à de l’humidité de manière presque constante. Contrairement aux autres métaux qui forment une couche protectrice contre l’oxydation, le fer va, au fil du temps, rouiller et s’écailler complètement. 

Pour lutter contre la rouille, il faut enduire les produits faits de fer afin de prévenir l’exposition à l’air. La peinture est souvent utilisée pour recouvrir et protéger le métal nu. Les revêtements en poudre sont une autre option, idéale pour l’aménagement extérieur qui est d’autant plus à risque de s’user dans les lieux très fréquentés. Les revêtements en poudre sont durables; ils protégeront le métal sur de longues périodes de temps sans s’estomper, s’écailler ou craquer.

Conservation du patrimoine

De Lincoln, Nebraska à Lincoln, Ontario en passant par Lincoln, Massachusetts, l’Amérique du Nord est riche en histoire. Chaque ville a son histoire, et les bâtiments ayant été construits dans ces villes ont une place tout aussi importante dans la formation du passé que les gens qui y ont vécu. 

Quand on restaure des bâtiments historiques dont l’architecture incorpore la ferronnerie, la qualité et l’authenticité revêtent une importance critique. Les éléments extérieurs massifs comme les bollards, les portails, les clôtures, les lampadaires et les bancs de parc ont une importance significative dans la création d’une ambiance reflétant l’époque historique. Les fonderies modernes sont en mesure de reproduire la ferronnerie d’antan en observant l’esthétique de dessins historiques ou les structures originales. 

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Sources