L’Élémentarium
Les ferrobores sont des alliages métalliques élaborés au four électrique destinés principalement à la sidérurgie. Ils apportent le bore comme élément de désoxydation des aciers et d’addition, le bore étant le meilleur agent durcissant des aciers connu. Ils sont également utilisés pour élaborer les aimants permanent fer-néodyme-bore.
Il y a 2 nuances principales avec 12-14 % de B et 18-20 % de B avec moins de 0,1 % C.
Principalement par réduction de l’acide borique à l’aide de carbone (charbon de bois), en présence de ferrailles, dans un four à arc électrique.
Dans le monde, 5 000 t/an.
Comme élément d’addition et de désoxydation des aciers (le bore, à des teneurs de 25 à 50 ppm entre, annuellement, dans plus de 10 millions de t d’acier). Le bore agit sur la vitesse de transformation martensitique, lors de la trempe et sur la formation de nitrures. Il augmente la dureté de l’acier (c’est le meilleur agent durcissant connu). Également, la présence de bore dans des aciers permet l’obtention de verres métalliques (voir ci-dessous). La sidérurgie représente 50 % de la consommation mondiale de ferro-bore. Il est utilisé également, comme désoxydant, dans les métallurgies de l’aluminium et du cuivre.
L’alliage fer-néodyme-bore est utilisé comme aimant permanent (voir le chapitre terres rares). Cette application représente 10 % de la consommation mondiale de ferro-bore.
Les alliages de type Fe80B20, par exemple, Fe81B13,5Si3,5C2, forment des verres métalliques (de structure amorphe) s’ils sont refroidis très rapidement. Une trempe ultra rapide, par exemple par la méthode du flot planaire, permet d’obtenir ces alliages. Elle consiste à propulser l’alliage en fusion (à 1300°C) sur un tambour de cuivre tournant à grande vitesse (30 m.s-1). L’alliage est ainsi refroidi à une vitesse d’environ 106°C.s-1 et se présente sous forme d’un ruban d’environ 40 µm d’épaisseur sur 10 cm de large.
Ces verres métalliques, à structure cristalline amorphe, sont statistiquement homogènes et ne possèdent pas de joints de grains ce qui leur confère une bonne résistance à la corrosion. L’alliage Fe81B13,5Si3,5C2 a un comportement magnétique doux avec un champ coercitif très faible et une très forte perméabilité. Les pertes magnétiques sont ainsi fortement diminuées. Ces alliages commencent à être utilisés dans les transformateurs.
Des fibres de verre métallique sont utilisées pour le renforcement de bétons. Les fibres Fibraflex de composition (Fe,Cr)80(B,P,C,)20 sont fabriquées par Saint-Gobain Seva, dans son usine de Chalon-sur-Saône.