Le point de fusion' ou la température de fusion d'un corps représente la température à une pression donnée, à laquelle un élément pur ou un composé chimique passe de l'état solide à l'état liquide. Le point de congélation est la transition inverse. Elle est habituellement mesurée sous pression atmosphérique normale (1 atmosphère) et il y a coexistence entre état solide et état liquide entre ces deux points.
Pour une substance pure, les points de fusion et de congélation sont théoriquement égaux et constants à pression fixe. Il est possible de déterminer la nature d'une substance (identification) par la mesure de la température de fusion. Toutefois, cette information n'est pas suffisante pour permettre une identification formelle, plusieurs molécules pouvant avoir une température de fusion très proche.
La plupart des substances se liquéfient et se solidifient approximativement à la même température. Par exemple, pour le mercure le point de fusion et de congélation sont 234,32 K (-38,83 °C). Cependant, plusieurs substances ont la caractéristique de pouvoir être en surfusion et peuvent donc geler à une température inférieure à leur point de congélation théorique.
Lorsqu'un corps solide pur est chauffé, la température augmente jusqu'à atteindre le point de fusion. Là, la température reste constante tant que le corps n'est pas passé entièrement sous phase liquide. La différence d'énergie pour causer la fusion complète n'est donc pas seulement celle qu'on doit ajouter pour atteindre la température critique mais également la chaleur latente (Lf) pour passer à l'état liquide.
Généralement, lorsque l'on reste dans la même famille de composés chimiques, le point de fusion augmente avec la masse molaire. L'élément de la table période ayant la plus haute température de fusion est le tungstène à 3 683 K (3 410 °C) ce qui en a fait un excellent choix pour les lampes à incandescence. Le Ta4HfC5 est le réfractaire qui a le point de fusion le plus élevé à 4 488 K (4 215 °C). La transition entre solide et liquide se produit cependant sur une certaine plage de température pour certaines substances. Par exemple, l’agar-agar fond à 85 °C mais se solidifie entre 31 °C et 40 °C par une processus d’hystérésis.
Certaines substances n'ont pas de point de fusion observable. les polymères réticulés n'ont pas de point de fusion car la réticulation empêche tout glissement des chaînes les unes par rapport aux autres.
Appareils de mesure et températures dans les polymères
Il existe différents appareils de mesure de point de fusion reposant tous sur la restitution d'un gradient de température. La température de fusion des polymères ou corps plastiques se situe entre 125 °C et 325 °C, d'après des tableaux types. Exemples et valeurs typiques : ABS 130 °C, POM 165 °C, PA6 255 °C, PET 255 °C, PEEK 220 °C.
Entre 125 °C et 325 °C pour les divers polymères ou corps plastiques, d'après S.A. TypeSiglesPoint de fusionTempérature d'utilisationExemplesAcrylonitrile butadiène styrèneABS130 °C60 °C / -35 °CPolyacétal copolymère ou PolyoxyméthylènePOMC ou POM165 °C100 °C / -40 °CErtacetalPolyamide 6,6PA6-6255 °C120 °C / -30 °CZytelPolyamide 6PA6220 °C100 °C / -40 °CNylon, Akulon, ErtalonPolycarbonatePC230 °C135 °C / -60 °CMakrolon, Lexan, Arla, ResartPolyester thermo plastique ou Polyéthylène téréphtalatePETP ou PET255 °C100 °C / -20 °CArnite, ErtalytePolyester thermo plastique transparentPETG255 °C150 °C / -20 °CGriphen, Vivak, VectanPolyétheréthercétonePEEK220 °C(250 °C)?
Points de fusion et soudure/brasure
Le principal objectif pour réussir vos travaux de brasure et de soudure est d’atteindre la meilleure performance mécanique possible. Vous devez considérer la pureté des matériaux que vous voulez souder ou braser. La liste des points de fusion donne les températures pour des métaux purs. Il est difficile de déterminer le point de fusion d’un alliage, car il ne suffit pas de faire une moyenne entre les différents composants, d’autant que les proportions varient d’un alliage à l’autre. La métallurgie permet, en établissant des diagrammes de phase, de connaître les plages utilisables pour les brasures. Pour effectuer une soudure, vous chauffez vos matériaux de base, ainsi que le métal d’apport dans la plupart des procédés, jusqu’à atteindre le point de fusion. Il est donc préférable que les différents composants destinés à la soudure possèdent des points de fusion proches les uns des autres. Notez que de façon impropre, il est qualifié de soudure des actions qui devraient être appelées « brasures » comme la soudure étain par exemple.
Dans le cadre de la brasure, vous ne faites pas fusionner vos métaux de base, mais seulement votre métal d’apport. Vous pouvez utiliser le brasage tendre ou le brasage dur. Lorsque vous effectuez une brasure, votre métal d’apport doit atteindre son point de fusion pour passer à la phase liquide. Pour qu’il puisse se diffuser sur l’un et l’autre des deux éléments à braser, ceux-ci doivent être parfaitement préparés et nettoyés.
Récapitulatif et exemples marquants
Le composé dont le point de fusion le plus élevé a été confirmé expérimentalement est le Ta4HfC5 (pentacarbure de pentatantale et de hafnium), à environ 4 215 °C. Si l'on ne considère que les composés simples à deux éléments, le carbure de tantale prend la tête à 3983°C, suivi de près par le carbure d'hafnium. En 2025, une équipe de chercheurs a publié une étude utilisant l'apprentissage automatique pour simuler les points de fusion dans le système Hf-Ta-C-N. Leur prédiction ? Quelques mises en garde importantes : il s'agit d'une prédiction informatique et non d'une mesure expérimentale. L'équipe a utilisé des potentiels d'apprentissage automatique avancés et une nouvelle "méthode d'équilibre critique" pour simuler les diagrammes de phase. Si leur modèle reproduit avec succès les points de fusion connus du HfC et du TaC, le record de 4431 K doit encore être vérifié en laboratoire.
Grâce à une approche de "fabrication additive combinatoire" à haut débit, les chercheurs ont imprimé près de 500 compositions différentes en une seule fois. Pour mettre cela en perspective, la plupart des superalliages à base de nickel se ramollissent rapidement au-delà de 1000 °C. Le Ta4HfC5 demeure l'étalon-or pour atteindre le point de fusion le plus élevé, mais des matériaux comme les alliages W-Re-Os brillent pour des applications nécessitant façonnage et usinage à très haute température.
