Quelle différence entre le fer, la fonte et l'acier ?

Le fer est un élément chimique de symbole Fe. C'est un métal courant, blanc, dur et malléable.

Le fer, élément chimique abondant

Le fer constitue une grande part du noyau terrestrenoyau terrestre et, de fait, de la masse de notre planète. Dans la croûte terrestrecroûte terrestre, on le trouve essentiellement sous forme d'oxydes comme l'hématitehématite (Fe₂O₃) ou encore la magnétitemagnétite (Fe₃O₄). Les Hommes ont appris à le travailler autour du XII^e siècle av. J.-C., marquant justement le début de l’âge du fer.

La fonte, un alliage du fer riche en carbone

Dans l'industrie, le fer est rarement utilisé à l'état pur. Il entre dans la composition de plusieurs alliages, l'un des principaux étant la fonte. Cet alliage est composé de fer et de carbonecarbone à hauteur de 2 % à 6,67 %. Lorsque, dans la fontefonte, le carbone se présente sous forme de lamelles de graphitegraphite, on parle de fonte grise.

Contrairement aux idées reçues, la fonte n'est pas plus lourde que le fer. Elle présente une masse volumiquemasse volumique comprise entre 6.800 et 7.400 kilogrammeskilogrammes par mètre cube alors que le fer se situe à 7.860 kilogrammes par mètre cube. La fonte n'est pas plus lourde que l'acier non plus -- dont elle peut être un précurseur -- à la masse volumique très proche de celle du fer.

L’acier, un alliage fer-carbone

L'acieracier est l'autre alliage principal du fer. Il intègre lui aussi une part de carbone : entre 0,02 % et 2 % de la masse totale du morceau d'acier. Une fois trempé, l'acier devient encore plus dur que le fer. Il tient l'essentiel de ses propriétés de sa teneur en carbone. Lorsque celle-ci augmente, la duretédureté de l'alliage s'améliore et son allongement à la rupture diminue. L'ajout d'autres éléments, tels le chromechrome ou le nickelnickel, permet aussi de modifier les propriétés physiques de l'acier.