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Fernand MARATRAY : Directeur Technique Honoraire de la Climax Molybdenum SA
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Karl Wilhelm Scheele mettait fin, en 1778, à la confusion qui régnait sur la nature de la molybdénite et du graphite, en montrant que la molybdénite (MoS2 ), soumise à une attaque nitrique à chaud, laissait un résidu blanc, qu’il identifiait ensuite comme un oxyde acide, que nous savons être l’anhydride molybdique.
En 1782, P. J. Hjelm séparait le métal, sous la forme d’une poudre fine, en chauffant l’oxyde avec du charbon de bois, et lui donnait le nom de molybdène. Il ne pouvait obtenir la fusion de cette poudre, et ce n’est qu’en 1893 que H. Moissan réussit la fusion du molybdène en chauffant un mélange de dioxyde de molybdène et de charbon de bois au four électrique. Le métal obtenu contenait de nombreuses impuretés et titrait 92 à 96 % de molybdène.
La première utilisation industrielle du molybdène est l’ajout de cet élément dans des aciers pour blindages, en 1894, aux usines Schneider du Creusot. La production industrielle du molybdène pur, sous une forme massive, est devenue possible, à partir de 1909, quand W. D. Coolidge montra que la technique de métallurgie des poudres, qu’il avait mise au point pour la fabrication de filaments de tungstène, était applicable au molybdène. Le fil de molybdène, utilisé dans la fabrication des lampes à incandescence, a été la première application industrielle importante. L’utilisation du fil s’est développée en métallisation et, avec le ruban, dans la fabrication des lampes radio et des contacts électriques. Ces applications ont constitué l’essentiel de la consommation de molybdène massif jusqu’au début de la Seconde Guerre mondiale.
Dans les années 50, pour satisfaire à de nouvelles applications dans des secteurs industriels très variés, la production de semi‐produits de grandes dimensions et plus performants a conduit à une véritable mutation technologique des procédés de fabrication, molybdène électrofondu (Climax Molybdenum 1953), pressage isostatique, accompagnée de la production de molybdène de plus haute pureté et de la mise au point d’alliages à durcissement par précipitation, et de durcissement de solution solide.
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6. Caractéristiques mécaniques du molybdène et de ses alliages
La production de molybdène et d’alliages de molybdène permettant d’assurer de bonnes conditions de mise en forme, et de tenue en service, pose deux problèmes majeurs au métallurgiste, éviter la fragilité au voisinage de la température ambiante et assurer des caractéristiques mécaniques à chaud aussi élevées que possible.
6.1 Fragilité au voisinage de la température ambiante
La température de transition du molybdène est voisine de la température ambiante, la rupture est transgranulaire dans le domaine ductile, intergranulaire dans le domaine fragile, et mixte dans la zone de transition. Le faciès de rupture, à basse température, du molybdène de haute pureté présente un mélange de ruptures intergranulaires et de clivages. La présence de ces deux modes de rupture s’explique par l’influence de la structure des joints de grains sur leur résistance. Les joints des grains de faible résistance, convenablement orientés dans la direction de l’effort, cèdent avant qu’un clivage ne se produise.
Les interstitiels fragilisent le molybdène ; ils imposent, à de très faibles teneurs, la prédominance de la rupture intergranulaire et, aux teneurs plus élevées, dès qu’ils précipitent dans les joints des grains sous forme d’oxyde MoO2 , de carbure Mo2C et de nitrure MoN, la température de transition augmente très rapidement (figure 1).
D’autres facteurs, la grosseur du grain et la vitesse de déformation, ont une forte influence sur la ductilité. Notons que l’augmentation du rapport surface/volume atténue l’influence des interstitiels, quand la grosseur du grain diminue.
Les conditions industrielles de fabrication conduisent à des valeurs élevées de la température de transition, à une faible valeur de la limite d’élasticité et de la charge de rupture du molybdène à l’état recristallisé ; en fait, le molybdène est généralement utilisé à l’état écroui et détensionné.
L’écrouissage abaisse la température de transition, suivant une relation à peu près proportionnelle au taux de réduction (figure 2), et relève la limite d’élasticité, la charge de rupture et la dureté, mais on est limité dans cette voie par l’influence négative...
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ANNEXES
Le prix de la poudre de molybdène en 1992 était de l’ordre de 15 à 20 $ ; les difficultés de fabrication et la mise au mille augmentent considérablement le prix des demi‐produits laminés quand le diamètre ou l’épaisseur diminue (figure 1).
1.2.1 Évaluation des réserves en 1992
Gisements de molybdène exploités 1 265 × 103 t
Gisements de molybdène non exploités 3 036 × 103 t
Gisements de molybdène associé exploités 2 316 × 103 t
Gisements de molybdène associé non exploités 1 142 × 103 t
Total...
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