Laiton

Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc, aux proportions variables. Il contient fréquemment aussi d'autres métaux tels que le plomb, l'étain, le nickel, le chrome et le magnésium.

Propriétés physiques

Diagramme binaire cuivre-zinc

Les propriétés physiques de l'alliage dépendent fortement de sa composition. Par exemple pour un laiton contenant 90 % de cuivre et 10 % de zinc, la masse volumique est de 8 800 kg·m^-3, la conductivité thermique est d'environ 188 W·m^-1·K^-1, et la température de fusion est d'environ 900 °C.

Il existe trois catégories de laiton :

les laitons simples (binaires) : ils ne contiennent que du cuivre et du zinc. L'ajout de zinc abaisse la température du point de fusion de l'alliage mais aussi sa conductivité électrique, mais en augmente la dureté et la résistance mécanique ;
les laitons au plomb (environ 60 % de cuivre, 40 % de zinc, 1 à 3 % de plomb) : le plomb perfectionne l'usinabilité en se disséminant en fins globules qui permettent une meilleure fragmentation des copeaux ;
les laitons spéciaux : ils ont pour but d'augmenter les propriétés mécaniques par l'addition d'éléments d'alliage (étain, aluminium, arsenic, magnésium, nickel, fer, silicium…) ; le nickel est utilisé dans les pièces de monnaie ou pour le plaquage du laiton, à cause de sa résistance à l'oxydation ainsi qu'à la corrosion.

Masse volumique

Voici une table de masse volumique du laiton simple selon la teneur en cuivre et zinc
Les proportions sont en masse.
La masse volumique du cuivre vaut 8920 kg/m³

La masse volumique du zinc vaut 7140 kg/m³

Masse volumique du laiton en kg/m^{3 (si on prend du laiton composé seulement de ces deux matériaux}
% de cuivre	% de zinc	$ρ L a i t o n$
100	0	8920
95	5	8831
90	10	8742
85	15	8653
80	20	8564
70	30	8386
60	40	8208

La formule classique : $\rho = \frac{100 ∼[kg/mˆ3]}{\frac{x}{8920} + \frac{100-x}{7140}}$ où x = le pourcentage en masse de cuivre n'est pas correcte, car l'arrangement des atomes de cuivre et de zinc changent lors du mélange de ces deux métaux.

Une formule empirique donnant de bons résultats pour des proportions de cuivre allant jusqu'à 40% est : $\rho = \frac{100 ∼[kg/mˆ3]}{\frac{x}{8920} + 0\cdot \frac{100-x}{7140} + 10ˆ{-7} \cdot (100-x)ˆ2}$ où x = le pourcentage en masse de cuivre.

Utilisation

Le laiton est particulièrement facile à usiner mais assez fragile. On l'utilise depuis longtemps pour la fabrication d'instruments de précision, d'éléments décoratifs pour le mobilier, d'instruments de musique, d'objectifs photo de qualité^[1], de robinetterie, de serrurerie, etc. Le laiton est le plus utilisé des alliages de cuivre. Il fait partie des principaux métaux utilisés par l'industrie du décolletage (fabrication de petites pièces tournées en particulièrement grandes séries). Le laiton est aussi utilisé pour certaines pièces soumises à l'usure ou aux chocs (capot, semelle) des appareils photos, surtout les Leica M. ^[2]

Le laiton est le métal utilisé en papeterie pour l'embossage des toiles en bronze qui serviront à former les filigranes dans le papier.

Le laiton est aussi utilisé dans la fabrication des douilles d'obus comme le ZUBM21 soviétique.

Les laminés de laiton (plaques) sont utilisés en décoration pour la gravure et le guillochage (vernies, elle deviennent les plaques sur les portes des médecins par exemple).

Les laitons servent aussi de base à la fabrication des alliages à mémoire de forme.

Notes et références

Bibliographie

Jacques Toussaint (dir. ), Art du laiton, dinanderie, Sociéte archéologique de Namur, 2005, 392 p.

Liens externes

(fr) Propriétés des alliages de cuivre.
(fr) document. pdf sur le laiton.

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