Les laitons sont des alliages jaunes, très ductiles et malléables, composés essentiellement de cuivre et de zinc, en proportions variables, dont la fabrication directe à partir de minerais appropriés était déjà maîtrisée par les métallurgistes avant l'Antiquité (voir archive)..
Le laiton ordinaire est un alliage binaire de cuivre et de zinc. Les laitons peuvent être répertoriés sous la forme H90, H80, H68, H62, le nombre représentant le pourcentage massique de cuivre dans l'alliage. Selon les propriétés visées, ils peuvent aujourd'hui contenir d'autres éléments : plomb, étain, nickel, chrome, magnésium ; dans des proportions très faibles.
Histoire Les laitons sont connus depuis la préhistoire et ont été développés et utilisés aussi bien en Afrique qu'en Chine, ainsi que dans le bassin méditerranéen, surtout à partir de la période antique.
Durant le , le laiton est utilisé pour la monnaie dans différentes régions d'Asie mineure. C'est ultérieurement qu'il sera utilisé partout dans le reste de l'Asie et en Europe, principalement par l'Empire romain avec la création du sesterce en laiton.. Son utilisation est attestée chez les Celtes.; en témoignent des artefacts gaulois comme le sanglier-enseigne de Soulac-sur-Mer daté du On l'utilise en Europe au Moyen Âge pour de multiples usages.
En Europe, il est ainsi produit en masse au Moyen Âge pour la fabrication de , de chaudières, d'aiguières et diverses vaisselles qui concurrencent les récipients en céramique. Les ateliers de fonderie de Dinant et de Bouvignes, dans la vallée de Meuse (actuelle Belgique), en produisirent de manière quasi industrielle, faisant la richesse de ces deux cités.
Par économie, le zinc était largement remplacé par du plomb pour les simples chaudrons de cuisine, et réservé aux objets de prestige utilisés par l'aristocratie et l'Église.
Dénominations, laitons simples, catégories actuelles de laitons, confusions Le terme laiton avec les variantes laton (1180), laiton (1220), est attesté en ancien français, on le trouve communément à la fin du par exemple dans des éditions du Roman de Renart. Selon le dictionnaire étymologique publié sous la direction d'Albert Dauzat, le terme est emprunté à l'arabe désignant le cuivre. Cet emprunt semble avoir été opéré par le latin médiéval dans le milieu d'échange ibérique du pour décrire précisément un cuivre d'œuvre, le mot arabe provenant lui-même du turco-mongol altun, signifiant « cuivre » ou « or rouge »Le laiton décrit par le TLF..
Le verbe « laitonner » est attesté plus tardivement, par exemple en 1419 sous la forme verbale latonner au sens de « recouvrir d'une couche de laiton » ou en 1467 sous la forme adjectivée laitonné, qualifiant un fer ou un métal recouvert de laiton protecteur ou décoratif. Vers 1845, le verbe français laitonner signifie au choix soit « recouvrir de laiton » soit « garnir de fils de laiton »Ce sont encore les deux principales définitions proposées par le Larousse du . La première proposition ou signification est « effectuer le laitonnage ».. Le laitonnage consiste en un dépôt d'une couche de laiton à la surface d'une pièce. Il était appliqué par voie électrolytique dès la fin du .
Le corps simple métal cuivre est un système cristallin cubique à faces centrées, alors que le zinc est hexagonal compact. Si la structure globale du cuivre monophasé doit être préservée, il ne faut pas que les alliages simples ou binaires dépassent une teneur en Zn de 35 %. Au-delà apparaît une phase β ou bêta, de maille cubique centrée, elle explique la dureté croissante mais aussi la fragilité catastrophique une fois dépassé 42 % en masse de zinc« Diagramme de phase du système cuivre-zinc » (initiation avec diagramme à la fin). En pratique, le métallurgiste chevronné en jouant sur le contrôle thermique des structures peut obtenir des laitons à deux phases jusqu'à 46 % en masse de zinc..
Voici l'évolution de la teneur minimale en zinc : un alliage à 5 % en Zn présente une belle couleur or ou dorée, il peut être employé en petite bijouterie ; un laiton simple à 10 % est parfois dénommé « bronze de zinc pur », il est souvent en pratique moins cher que les vrais bronzes à l'étain et peut se substituer à leurs emplois ; un laiton simple à 15 % est un alliage caractérisé par une teinte rouge, soit le « laiton rouge » des Anciens ; autour de 30 % de Zn, un laiton classique, à teinte jaune ou jaunâtre, affiche de bonnes propriétés mécaniques, il peut être mis en forme par pression à froid, par exemple pour obtenir des formes dessinées ou gravures au repoussé. Il peut servir à faire des cartouches ou des caisses d'habillage protectrices pour celles-ci. Il existe trois catégories de laiton (chaque catégorie englobe les propriétés des précédentes) : les laitons simples ou alliages binaires déjà décrits : ils ne contiennent que du cuivre et du zinc. L'ajout de zinc abaisse la température du point de fusion de l'alliage ainsi que sa conductivité électrique, mais en augmente la dureté et la résistance mécanique ; les laitons au plomb (environ 60 % de cuivre, 40 % de zinc, 1 à 3 % de plomb) : le plomb améliore l'usinabilité en se disséminant en fins globules qui permettent une meilleure fragmentation des copeaux ; les laitons spéciaux : ils ont pour but d'augmenter les propriétés mécaniques par l'addition d'éléments d'alliage (étain, aluminium, arsenic, magnésium, nickel, fer, silicium) ; le nickel est utilisé dans les pièces de monnaie ou pour le plaquage du laiton, en raison de sa résistance à l'oxydation et à la corrosion.
Les laitons ductiles et malléables sont aussi appelés « cuivre jaune » par les plombiers, qui l'utilisent pour la robinetterie courante (tubes, tuyaux, raccords, bondes).. Selon leurs compositions, ils peuvent aussi être appelés abusivement ou pratiquement : tombac, archal, bronze florentin (ou bronze vénitien), similor ou pinchbeck. Par exemple, le bronze florentin (ou bronze vénitien) est composé de 85 % de cuivre et 15 % de zinc.
Suivant la composition, les laitons présentent donc une gamme de malléabilité, de ductilité, de résistance à la corrosion, de couleur et d'adhérence des patines, vernis, revêtements métalliques et/ou d'adaptation à des traitements de surface. Beaucoup d'objets peuvent être fabriqués en laiton, mais un grand nombre sont ensuite enduits d'une couche fine de métal plus noble (argent, or, platine), de laques noires, blanches ou diversement colorées (laitons laqués).
En dehors des laitons, il existe d'autres familles différentes d'alliages cuivreux dont les principales sont les cuproaluminiums, les cupronickels, les maillechorts (cuivre, nickel et zinc) et les bronzes qui sont des alliages de cuivre et d'étain.
Il ne faut pas le confondre avec le cuivre rouge, par exemple constituant le fer à souder des zingueurs.
H59 à H63 Le laiton ordinaire a de vastes applications, mais l’augmentation de la teneur en zinc de H63 à H59 permet de bien résister au traitement à chaud. Ils sont principalement utilisés dans diverses parties de machines et d’appareils électriques, de pièces d’estampage et d’instruments de musique.
H65 Le laiton H65 est principalement utilisé dans divers produits de quincaillerie, éclairage, accessoires de tuyauterie, fermetures à glissière, plaques, rivets, ressorts.
H68 Ce laiton a une bonne plasticité et une haute résistance et de bonnes performances de traitement à chaud et à froid. Généralement utilisé pour diverses pièces d’emboutissage à froid, coques de radiateur, soufflets, guides d’ondes, portes, lampes, etc.
H70 Une variété de laiton largement utilisée pour diverses pièces de fabrication d’emboutissage profond et de pliage, coques de radiateur, conduits, soufflets, coquilles de balle, joints, etc.
Laiton de nickel Utilisé pour fabriquer des pièces en métal, des tubes de manomètre, des filets en papier, des tubes de condensat marins et d’autres raccords de tuyauterie résistants à la corrosion et à la pression.
Laiton au plomb C'est un laiton complexe extrêmement important et le plus largement utilisé. Il a d’excellentes performances de coupe, une résistance à l’usure et une résistance élevée. Il est principalement utilisé pour divers connecteurs, vannes, maintenance des roulements de tige. Le faible coût du laiton au plomb et le fait qu'il peut contenir une large variété d’éléments d’alliage a jeté les bases d’une utilisation complète des matières premières en alliage de cuivre.
HPb59-3 Le laiton au plomb HPb59-3 a une bonne ouvrabilité à froid et à chaud et une excellente usinabilité. Il est généralement utilisé pour fabriquer diverses goupilles, vis, joints, quincaillerie, raccords de tuyauterie, supports de roulement, etc.
H59-1 Largement utilisé, il se caractérise par une bonne usinabilité, de bonnes propriétés mécaniques, peut supporter un traitement sous pression à froid et à chaud, un soudage facile, une bonne soudure des fibres Il a une bonne stabilité à la corrosion générale, mais a tendance à se corroder et à se fissurer. Il est principalement utilisé pour les vannes.
Laiton au manganèse Grâce à sa bonne résistance et de ses propriétés de traitement à froid et à chaud, le laiton au manganèse est largement utilisé dans les navires et la construction navale. Il est également utilisé pour les paires de friction de pompe haute pression et les anneaux d’engrenages de synchronisation automobile.
HMn58-2 Le laiton au manganèse HMn58-2 a une résistance élevée à la corrosion dans l’eau de mer, la vapeur surchauffée et le chlorure, mais a tendance à la fissuration par corrosion. C’est une variété de laiton largement utilisée pour les pièces travaillant dans des conditions corrosives et des pièces industrielles à faible courant.
Laiton aluminium HAl60-1-1 Une résistance au sol élevée, une bonne résistance à la corrosion dans l’atmosphère, l’eau douce et l’eau de mer, mais il est sensible à la fissuration par corrosion. La plasticité à froid est faible. Il est utilisé pour les pièces structurelles nécessitant une résistance à la corrosion, telles que les engrenages, les engrenages à vis sans fin, les bagues, les arbres, etc.
Laiton d’étain Il a généralement une résistance et une dureté élevées, mais surtout une excellente résistance à la corrosion de l’eau de mer, il est donc largement utilisé dans l’industrie maritime et peut être utilisé pour fabriquer des bornes, des clips d’instruments, des rondelles à ressort, condenseurs anticorrosion, électrodes de soudage pour structures marines, pièces, etc.
Laiton de silicium Le laiton de silicium a de bonnes propriétés mécaniques, une résistance élevée à la corrosion, aucune tendance à la fissuration par corrosion et une bonne résistance à l’usure. C'est le laiton ayant la conductivité thermique la plus basse, il est donc facile à souder et à braser. Principalement utilisé pour les pièces de navires, les tuyaux de vapeur et les raccords de tuyauterie d’eau.
Fer laiton Une résistance, une ténacité et de bonnes propriétés de réduction du frottement. Il présente une résistance élevée à la corrosion dans l’atmosphère et dans l’eau de mer, mais a tendance à se corroder et à se fissurer. Le laiton de fer est utilisé pour fabriquer des pièces structurelles qui fonctionnent sous friction et corrosion par l’eau de mer.
Propriétés physiques et chimiques Les laitons sont des alliages amagnétiques. La corrosion atmosphérique fait apparaître à la surface du laiton, une couche appelée vert-de-gris, du fait de la présence majoritaire de cuivre.
Le laiton est très facile à usiner mais relativement fragile en comparaison avec les autres alliages..
vignette|300px|Diagramme binaire cuivre-zinc. Les propriétés physiques de l'alliage dépendent fortement de sa composition. Par exemple, pour un laiton contenant 90 % de cuivre et 10 % de zinc, la masse volumique est , la conductivité thermique est environ , et la température de fusion est environ .