Applications du tungstène : où utilise-t-on le métal et ses alliages ?
Le tungstène est apprécié pour son point de fusion très élevé, sa forte densité, sa dureté et sa capacité à conserver sa résistance à haute température. On ne l'utilise généralement pas comme métal de construction courant, mais dans les cas où l'acier, les métaux non ferreux ou les plastiques s'useraient, surchaufferaient ou se déformeraient trop vite.
Propriétés physico-chimiques du tungstène
Le tungstène pur est un métal gris réfractaire. Il est dense, dur et adapté au travail à haute température, mais il peut être cassant et difficile à usiner. En pratique, l'industrie utilise donc non seulement le tungstène métallique, mais aussi le carbure de tungstène, les alliages lourds au tungstène et les aciers alliés.
Les principales raisons de choisir le tungstène sont :
- une très grande résistance à la chaleur et au ramollissement lors du chauffage ;
- une forte densité, utile pour les contrepoids, les pièces d'équilibrage et les blindages ;
- la grande dureté du carbure de tungstène ;
- la résistance à l'usure dans les outils de coupe, de forage et de formage ;
- la possibilité d'allier l'acier pour des pièces fortement sollicitées.
Applications du tungstène dans l’industrie
- Usinage et outillage. Le carbure de tungstène est utilisé dans les plaquettes de coupe, forets, fraises, matrices, abrasifs et outils de forage. C'est l'un des usages les plus importants du tungstène.
- Matériel minier et de construction. Les métaux durs à base de carbure de tungstène sont utilisés dans les couronnes de forage, dents, inserts d'usure et pièces travaillant contre la pierre, le minerai, le béton et le sol.
- Électrotechnique et électronique. Le tungstène sert aux filaments, électrodes, cathodes, contacts, éléments chauffants et pièces pour équipements sous vide.
- Soudage et procédés à haute température. Les électrodes en tungstène sont utilisées dans le soudage TIG, tandis que le tungstène et ses alliages sont employés dans des pièces de fours, des buses et des ensembles exposés à de fortes températures.
- Aéronautique, transport et équilibrage. Grâce à leur forte densité, les alliages lourds de tungstène servent aux contrepoids, pièces d'équilibrage, masses d'inertie et éléments de lest compacts.
- Blindages et produits spéciaux. Le tungstène est utilisé lorsqu'un matériau dense est nécessaire pour l'écran contre les rayonnements ou comme substitut plus compact au plomb dans certaines pièces.
- Métallurgie. Le tungstène entre dans la composition de certains aciers à outils, aciers rapides et aciers résistants à chaud, en améliorant la résistance à l'usure et la dureté à chaud.
Applications des alliages de tungstène et du carbure
La partie la plus importante des applications du tungstène est liée au carbure de tungstène. Il est utilisé dans les carbures cémentés, où les particules de carbure sont liées par un liant métallique, souvent du cobalt ou du nickel. Ces matériaux résistent fortement à l'abrasion et conservent mieux leur arête de coupe que les aciers ordinaires.
Les alliages lourds de tungstène sont fabriqués avec du nickel, du fer, du cuivre ou d'autres composants. On les choisit lorsqu'il faut une grande masse dans un faible volume : contrepoids, pièces d'équilibrage, blindages, pièces d'instruments et composants industriels.
Le tungstène est aussi utilisé comme élément d'alliage dans l'acier. Il favorise la formation de carbures durs, améliore la résistance à l'usure et aide les aciers à outils à conserver leurs propriétés lors du chauffage. Pour un sujet proche, voir l'article sur les applications de l'acier.
Quand l’utilisation du tungstène est particulièrement justifiée
Le tungstène est coûteux et difficile à transformer, il est donc utilisé de manière ciblée. Il se justifie lorsque la résistance à la chaleur, la forte densité, la dureté, la résistance à l'usure ou des conditions de service sévères sont déterminantes. Pour les constructions ordinaires, l'acier, l'aluminium ou d'autres matériaux plus accessibles sont généralement plus pratiques.
Pour les données de calcul, consultez aussi l'article sur le poids et la densité du tungstène.
Questions frequentes
Ou utilise-t-on le plus le tungstene?
Une grande partie de l'utilisation du tungstene concerne le carbure de tungstene dans les outils de coupe, de forage et les pieces anti-usure. Le tungstene sert aussi aux electrodes, elements chauffants, alliages lourds, contrepoids, ecrans et aciers allies.
Quelle difference entre carbure de tungstene et tungstene metallique?
Le carbure de tungstene est un compose chimique tres dur, souvent utilise dans les carbures cementes avec un liant metallique. Le tungstene metallique est apprecie pour son haut point de fusion, sa densite et sa tenue a chaud, mais il est plus difficile a travailler.
Pourquoi le tungstene n'est-il pas utilise comme metal de construction courant?
Le tungstene est couteux, dense, difficile a usiner et peut etre fragile a l'etat pur. On l'utilise donc de facon ciblee lorsque la tenue a la chaleur, la densite, la resistance a l'usure ou des proprietes electriques speciales le justifient.