La métallurgie : les différents métiers et matériaux concernés

Qu'est-ce que la métallurgie ?

Définition de la métallurgie et son rôle dans la société

La métallurgie désigne les techniques utilisées pour fabriquer des métaux. C’est également un terme employé pour parler de l’industrie de transformation des métaux en général.

L’industrie métallurgique s’attache à étudier, produire et maîtriser la fabrication de métaux ferreux et non ferreux, ainsi que des alliages et des métaux précieux.

Les débuts de la révolution industrielle, à partir du XVIIème, ont marqué le développement de cette industrie grâce aux nouvelles technologies et aux découvertes sur le travail des métaux.

Aujourd’hui, la métallurgie regroupe différentes activités :

• La fonte et le raffinage de métaux ferreux et non ferreux à partir de la réduction du minerai;
• La fonte brute avec des procédés d’électrométallurgie;
• La fabrication d’alliage en intégrant d’autres éléments aux métaux purs (alliage de cuivre par exemple).

On évoque souvent le terme de sidérurgie, en parallèle avec la métallurgie. La sidérurgie est en effet une branche de la métallurgie qui se consacre exclusivement au travail du fer et de ses alliages.

Le résultat des activités de métallurgie est la création de pièces ou de produits de base ou semi-produits en métal (plaques, feuilles, tiges, tuyaux…).

La production en masse de matériaux alimente ensuite de nombreux secteurs clés de l’économie : les industries alimentaires, aéronautique et spatial, l’automobile, le bâtiment, le ferroviaire…
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Quels sont les différents types de métallurgie ?

Nous l’avons vu, l’expression métallurgie se réfère à la fois à la science et à la technologie de la production de métaux. Il se trouve qu’il existe plusieurs types de métallurgie dont voici un court résumé :

• La métallurgie extractive s’attache à récupérer des métaux depuis des minerais naturels. Pour ce faire, plusieurs actions sont nécessaires comme la fusion à haute température (pyrométallurgie) ou encore l’utilisation de courants électriques (l’électrométallurgie);
• La métallurgie physique désigne l’étude précise des propriétés physiques des métaux. On s’appuie sur cette branche de la métallurgie pour améliorer et mieux comprendre les propriétés des métaux. Par exemple, on cherche à étudier leur résistance aux températures ou à des courants électriques;
• La métallurgie mécanique est celle qui met en forme les métaux grâce à des procédés divers comme le forgeage, l’extrusion, le laminage ou la soudure.

Chacune de ces types de métallurgie s’attache à étudier une petite part du processus de fabrication des métaux.

Ainsi, si la métallurgie extractive s'intéresse à l’extraction des minerais, la métallurgie physique s’attache à mieux comprendre les propriétés des métaux. Enfin, les techniques de métallurgie mécanique sont essentielles pour fabriquer concrètement les pièces de métallurgie. Ces trois activités sont donc étroitement liées.

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Les matériaux en métallurgie et leurs utilités

L’acier

L’acier est un alliage métallique qui contient du fer et du carbone entre 0,02 et 2% en masse.

On peut aussi retrouver dans sa composition du nickel, du chrome, du phosphore et d’autres éléments. Il existe plusieurs types d’aciers : acier au carbone, acier non alliés ou acier allié.

C’est un matériau léger et résistant. En métallurgie, l’acier est utilisé à plusieurs escients :

• En construction, l’acier permet de créer des structures de bâtiments et des infrastructures variées;
• Dans l’industrie automobile, l’acier est apposé sur les carrosseries, les châssis ou les systèmes de suspension ou de ventilation des véhicules;
• Dans l’industrie énergétique pour la fabrication d’éoliennes, de pipelines ou d’équipements pour distribuer l’énergie;
• Dans la fabrication d’outils et de biens de consommation : pour créer des couteaux, des scies, des clés et éléments de boulonnerie.

L’inox

L’acier inoxydable est un type d’acier couramment utilisé en métallurgie. Il est composé de 1,2% de carbone et plus de 10,5% de chrome et plusieurs autres éléments. On connaît surtout l’inox pour ses capacités de résistance à la corrosion. Ainsi, ce matériau est un matériau de prédilection dans de nombreux domaines :

• En chimie ou pétrochimie, on utilise des cuves, des réservoirs et des éléments de tuyauterie en inox;
• Dans l’industrie agroalimentaire, l’inox est privilégié pour la fabrication d’éléments de transformation ou les équipements des cuisines (meubles, ustensiles);
• L’inox est employé en construction et en architecture pour créer notamment des garde-corps ou des revêtements sur des structures extérieures;
• Le secteur des énergies renouvelables se sert de l’inox pour créer des éléments d’installations solaires thermiques par exemple;
• La construction navale est un secteur qui privilégie l’utilisation de l’inox en raison de sa résistance à la corrosion même dans les environnements salins et iodés.

💡À lire aussi : Acier inoxydable : une matière de choix pour vos activités

Le fer

Le fer est un autre matériau de la métallurgie. Le fer est un minerai extrait de gisements qui existe généralement sous la forme d’hématite ou de magnétite. Allié au carbone, il permet de créer les aciers.

Son utilisation est majeure dans des secteurs tels que :

• La construction où il assure la conception d’éléments de structures comme des poutres ou des charpentes. On l’utilise aussi pour la fabrication de câbles;
• L’industrie aérospatiale emploie le fer pour concevoir des pièces critiques comme des éléments de moteurs d’avions ou des pièces de fuselage;
• La construction navale a recours au fer pour fabriquer des coques de navires ou des éléments de structure (ponts);
• Le fer est enfin un élément central dans la création d’outils et de machines variées. Il est alors essentiel dans bien des produits de consommation : appareils électroménagers, ustensiles de cuisine, éléments de quincaillerie…

Le cuivre

Le cuivre est un matériau unique par sa couleur orangée. On le trouve en quantité importante dans différents minerais comme la bornite ou la malachite. C’est l’un des premiers matériaux à avoir été utilisé dans le passé pour fabriquer les premiers bijoux et outils à l'Âge du cuivre.

Aujourd’hui, c’est une matière première nécessaire à des secteurs d’activités tels que :

• L’industrie électronique utilise le cuivre pour la confection d’éléments de circuits électroniques (bobines, transformateurs, circuits imprimés…);
• Dans le domaine de la tuyauterie : le cuivre est utilisé pour fabriquer des systèmes de plomberie et de tuyauterie;
• Dans l’industrie chimique, des réacteurs chimiques et des éléments de tuyauterie sont conçus à partir du cuivre;
• Le secteur des énergies renouvelables emploie le cuivre pour fabriquer des panneaux solaires, des éoliennes ou des systèmes de stockage de l’énergie.

L’aluminium

L’aluminium est un matériau léger que l’on retrouve dans des minéraux tels que la cryolite ou la bauxite.

Dans les industries, son utilisation est courante :

• Par exemple, dans l’industrie de l’emballage, l’aluminium permet de fabriquer des fûts, des caisses ou des conteneurs;
• On utilise l’aluminium pour fabriquer des appareils électroménagers comme les réfrigérateurs ou les machines à laver;
• Dans l’aérospatiale, l'aluminium équipe les avions de structures légères (ailes, nacelles ou pièces de moteurs);
• L’aluminium est une matière très employée dans la création d’équipements sportifs comme les vélos, canoës ou clubs de golf.

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Les métiers de la métallurgie

Le secteur de la métallurgie industrielle en France

En France, 43 000 entreprises composent ce qu’on appelle le secteur de la métallurgie. Cela représente plus de 1,5 millions de salariés.

Les métiers du secteur sont divisés en 5 grandes catégories. On retrouve des professions liées à :

• La production et à la réalisation des métaux
• L’installation et la maintenance
• L’achat et la commercialisation
• La gestion et l’administration
• La conception et la recherche

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Quels sont les différents métiers de la métallurgie ?

Les métiers que l’on retrouve dans l’industrie de la fabrication des métaux sont très variés : de l’extraction des minerais, jusqu’à leur étude, leur transformation ou leur vente.

Voici une sélection des 6 principaux métiers de la sidérurgie et de la métallurgie :

En premier lieu, on présentera la profession de métallurgiste ou métallier qui n’est autre que le spécialiste du métal. Il transforme les métaux et alliages dans le but d’être utilisés ensuite par les industries. Ses missions impliquent la connaissance des métaux et des équipements pour transformer les métaux.

L’opérateur en fonderie travaille spécifiquement sur les processus de fusion des métaux. Il contrôle et vérifie la production des métaux pour obtenir des pièces semi-finies comme des lingots ou des pièces finies comme des pièces moulées.

Le soudeur est un métier de la métallurgie. Il assemble et fixe des pièces métalliques grâce à différentes techniques de soudage. Un soudeur peut maîtriser plusieurs de ces techniques ou se spécialiser. Il peut ainsi être spécialiste soudage MIG, TIG, par points à l’arc, etc.

Le technicien en usinage, quant à lui, est le professionnel chargé de la préparation et de la programmation des machines-outils pour fabriquer des pièces métalliques de haute précision.

L’ingénieur métallurgiste est responsable de la mise en œuvre des procédés de production, de traitement thermique et de fabrication des matériaux de la métallurgie. L’enjeu pour lui est de veiller à une bonne qualité de produit tout au long du projet.

Enfin, le technicien en contrôle non destructif est chargé d’effectuer le contrôle des matériaux et des composants de la métallurgie. Il repère les défauts ou les anomalies grâce à l’utilisation de techniques variées (magnétoscopie, thermographie infrarouge, radiographie…).

Il existe également de nombreuses autres professions exercées en usine métallurgique : forgeron, inspecteur de la qualité, technicien de maintenance, opérateur de traitement thermique, chercheur…

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Les outils spécifiques en usine métallurgique

Pour mener à bien leurs missions, les professionnels de la métallurgie ont besoin d’utiliser et de maîtriser des outils bien spécifiques. L'utilisation des bas fourneaux n'est plus de vigueur : les hauts fourneaux et autres outils s'imposent dans un cadre industriel. On pourra citer :

• Le tour : c’est l’une des machines-outils les plus utilisées dans l’industrie métallurgique. Elle sert à usiner une pièce métallique pour lui donner une forme plus précise. Les tours peuvent permettre d’effectuer des tâches variées : le tournage, le perçage, le dégrossissage ou encore la coupe de pièce. Le technicien en usinage utilise cet outil au quotidien;
• La fraiseuse : c’est une autre machine-outil très employée qui permet d’usiner les pièces en enlevant des copeaux de matière. Elle peut aussi assurer des opérations de perçage;
• Pour réussir les opérations de soudure en métallerie, les postes à souder sont des machines essentielles. Les machines de soudage peuvent être à l’arc, MIG, TIG ou d’autres. Elles génèrent de la chaleur qui permet de faire fusionner des pièces métalliques entre elles. Ce sont les machines types utilisés par les soudeurs;
• Le four à induction est un autre outil de la métallurgie. Ils se caractérisent par une montée à très haute température pour permettre de transformer les métaux pour réaliser un traitement thermique ou de la fusion. C’est l’outil des métallurgistes pour assurer le phénomène de recuit par exemple;
• Les analyseurs de spectre sont des outils employés en laboratoire pour vérifier la composition chimique des métaux;
• Les logiciels de modélisation sont également des outils nécessaires pour la filière métallurgie. Ils permettent de simuler la fabrication de pièces et prédire le comportement des métaux sous plusieurs conditions de test.

La réalisation de machines adéquate est nécessaire pour faire fonctionner les fonderies et entreprises spécialisées. Ainsi, les étuves, les polisseuses, les appareils de mesure de la dureté ou encore les scies sont d'autres outils nécessaires.

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Bien connaître et maîtriser les matériaux de la métallurgie : ce qu’il faut savoir

Connaissance de tous les matériaux : un prérequis pour une entreprise métallurgie

La métallurgie implique le travail de matériaux différents : de l’acier au cuivre ou à l’aluminium. Ainsi, la connaissance des matériaux est un prérequis pour les hommes et femmes qui travaillent dans le secteur.

Il est nécessaire de connaître les spécificités des matériaux, mais également leurs propriétés et leurs limites. Cela permet de choisir le matériau adapté pour une application donnée. Par exemple, pour une utilisation dans un milieu très corrosif, un professionnel pourra décider de se tourner en priorité vers l’inox.

Les métallurgistes et autres professionnels des métaux doivent enfin connaître les processus de fabrication des différents matériaux. Ils doivent être en mesure d’opter pour le matériau le plus abordable et avec la meilleure qualité possible en fonction du besoin identifié par le donneur d’ordre.  

De même, il est nécessaire d’être en capacité d’effectuer le contrôle de la qualité de tous les produits métalliques. Pour cela également : la connaissance de chacun des matériaux est nécessaire.

Enfin, pour se prémunir des risques au travail, et parce que la sécurité est une préoccupation importante dans l’industrie, les professionnels doivent connaître les risques qu’ils encourent.

En effet, le travail de chaque produit métallique peut soulever des problèmes liés à la manipulation des métaux, à leur transformation ou à l'emploi de traitements chimiques. Ainsi, leur connaissance est là aussi capitale pour éviter les accidents du travail ou maladies professionnelles.

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Industrie métallurgique et évolutions technologiques : comment agir ?

Nous l’avons vu tout au long de cet article : le travail des métaux demande des compétences plurielles : entre connaissance de la diversité des matériaux, des domaines d’applications et des outils.

Le secteur de la métallurgie est par le fait alimenté par des procédés de fabrication innovants et des technologies en constantes mutations.

Ainsi, il est essentiel de se former en continu aux dernières innovations du secteur. Les entreprises encouragent leurs salariés à profiter de programmes de formation en interne ou mettent en place des systèmes de mentorat pour permettre aux professionnels de la métallurgie d’évoluer.

De même, les entreprises doivent tenir à jour leurs outils de travail. C’est par exemple le cas pour les logiciels de modélisation, de simulation ou d’analyse. Ces derniers doivent régulièrement être mis à jour pour intégrer les dernières innovations et pour atteindre toujours plus de précision et de qualité dans l’exercice du travail des métaux.

Enfin, les entreprises sont invitées à obtenir des certifications professionnelles pertinentes qui attestent le suivi de qualité ou d’une formation.

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