Les métaux : exercices corrigés de CAP Serrurier métallier

Publié le 10 novembre 2026 · Mis à jour le 10 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

Les métaux ferreux contiennent du fer (aciers, inox) ; les non ferreux n'en font pas leur base (aluminium, cuivre, laiton). ¹
Classer un matériau par famille est une compétence attendue au CAP, tout comme énoncer ses caractéristiques techniques. ²
La densité fait partie des caractéristiques techniques à connaître. ³
Masse = volume × masse volumique : pense à convertir toutes les longueurs dans la même unité avant de calculer.
Un taux de chute compare la surface perdue à la surface de la tôle de départ.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices te font travailler sur ce que le serrurier-métallier fait tous les jours avec les métaux : reconnaître une famille, choisir un matériau, calculer une masse ou une chute avant de commander. Les bases du métier reposent sur le travail des métaux ferreux, comme les aciers et l'inox, et des métaux non ferreux, comme l'aluminium, le cuivre et leurs alliages, dont le laiton. ¹ Le référentiel demande d'identifier les matériaux sur plans ou sur site, puis de les classer par famille. ²

Les repères à garder en tête

Avant de te lancer dans les calculs, remets en place le vocabulaire de base. Dans le métier, on range les matériaux en deux grands ensembles. D'un côté, les métaux ferreux, qui regroupent les aciers et l'inox. De l'autre, les métaux non ferreux, comme l'aluminium, le cuivre et les alliages issus du cuivre, tel le laiton. ¹ Cette distinction sert au quotidien : elle guide le choix d'une pièce, la façon de la commander et la manière de la repérer sur un plan.

Le serrurier-métallier travaille aussi avec des matériaux de synthèse, qui évoluent peu à peu vers les composites, comme le carbone. ¹ Les exercices de cette page restent centrés sur les métaux, mais garde en tête que l'atelier ne s'y limite pas.

Sur un chantier, les matériaux se présentent sous plusieurs formes : profilés, laminés, feuilles. ³ Une tôle, un plat, un tube ou un barreau n'ont pas la même géométrie, donc pas le même calcul de volume. Un plat ou une plaque se calculent avec un produit de trois dimensions. Un barreau rond se calcule avec l'aire d'un disque multipliée par la longueur.

Les exercices

Exercice 1 Ferreux ou non ferreux ?

★☆☆Environ 5 min

Voici cinq matériaux rencontrés en atelier : acier, aluminium, inox, cuivre, laiton.

Classe-les dans deux colonnes : métaux ferreux et métaux non ferreux.

Indice 1

Pense aux exemples cités pour chaque famille dans le cours.

Indice 2

Le laiton est un alliage du cuivre.

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Repère les métaux ferreux : l'acier et l'inox appartiennent à cette famille. ¹
Repère les métaux non ferreux : l'aluminium et le cuivre, ainsi que leurs alliages comme le laiton. ¹
Écris le classement : ferreux = acier, inox ; non ferreux = aluminium, cuivre, laiton.

Classer par famille est la première étape pour identifier un matériau sur un plan. ²

Exercice 2 Quelle famille pour quelle pièce ?

★☆☆Environ 6 min

Sur un plan, la nomenclature indique : un garde-corps en acier, une main courante en inox, une plaque de propreté en laiton et un seuil en aluminium.

Pour chaque pièce, donne la famille (ferreux ou non ferreux).

Indice 1

Procède pièce par pièce, sans te laisser distraire par l'usage de la pièce.

Indice 2

Reprends la liste des exemples de chaque famille.

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Garde-corps en acier : métal ferreux. ¹
Main courante en inox : métal ferreux. ¹
Plaque de propreté en laiton : métal non ferreux, car le laiton est un alliage du cuivre. ¹
Seuil en aluminium : métal non ferreux. ¹

Deux pièces sur quatre sont ferreuses, deux ne le sont pas. Le critère dépend du métal de base, pas de l'aspect brillant ou non de la pièce.

Exercice 3 Masse d'une plaque d'acier

★★☆Environ 10 min

Une plaque d'acier mesure $2\ \text{m}$ de long, $1\ \text{m}$ de large et $5\ \text{mm}$ d'épaisseur. On prend pour l'acier une masse volumique de $7\,850\ \text{kg/m}^3$ .

Calcule la masse de la plaque, en kg.

Indice 1

Convertis l'épaisseur en mètres.

Indice 2

Volume = longueur × largeur × épaisseur.

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Convertis l'épaisseur : $5\ \text{mm} = 0{,}005\ \text{m}$ .
Calcule le volume : $V = 2 \times 1 \times 0{,}005 = 0{,}01\ \text{m}^3$ .
Calcule la masse : $m = 7\,850 \times 0{,}01 = 78{,}5\ \text{kg}$ .

La plaque pèse $78{,}5\ \text{kg}$ : on ne la porte pas seul, il faut la manutentionner à plusieurs ou avec un moyen de levage.

Exercice 4 Masse d'un plat d'aluminium

★★☆Environ 10 min

Un plat d'aluminium a une section rectangulaire de $40\ \text{mm}$ sur $5\ \text{mm}$ et une longueur de $3\ \text{m}$ . On prend une masse volumique de $2\,700\ \text{kg/m}^3$ .

Calcule la masse du plat, en kg.

Indice 1

Calcule d'abord l'aire de la section en $\text{m}^2$ .

Indice 2

Multiplie ensuite par la longueur pour obtenir le volume.

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Convertis les dimensions de la section : $40\ \text{mm} = 0{,}04\ \text{m}$ et $5\ \text{mm} = 0{,}005\ \text{m}$ .
Aire de la section : $0{,}04 \times 0{,}005 = 0{,}0002\ \text{m}^2$ .
Volume : $0{,}0002 \times 3 = 0{,}0006\ \text{m}^3$ .
Masse : $2\,700 \times 0{,}0006 = 1{,}62\ \text{kg}$ .

Le plat pèse $1{,}62\ \text{kg}$ , ce qui se porte facilement d'une seule main.

Exercice 5 Acier ou aluminium : l'écart de masse

★★☆Environ 8 min

On compare deux pièces de même volume, $2\ \text{dm}^3$ chacune : l'une en acier ( $7{,}85\ \text{kg/dm}^3$ ), l'autre en aluminium ( $2{,}7\ \text{kg/dm}^3$ ).

De combien de kilogrammes la pièce en acier est-elle plus lourde ?

Indice 1

Calcule la masse de chaque pièce séparément.

Indice 2

Fais ensuite la différence.

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Masse de la pièce en acier : $7{,}85 \times 2 = 15{,}7\ \text{kg}$ .
Masse de la pièce en aluminium : $2{,}7 \times 2 = 5{,}4\ \text{kg}$ .
Écart : $15{,}7 - 5{,}4 = 10{,}3\ \text{kg}$ .

À volume égal, la pièce en acier pèse $10{,}3\ \text{kg}$ de plus. C'est pour cela que la masse compte dans le choix du métal quand une pièce doit être portée ou fixée en hauteur.

Exercice 6 Masse d'un barreau rond

★★★Environ 12 min

Un barreau rond plein en acier a un diamètre de $16\ \text{mm}$ et une longueur de $1{,}2\ \text{m}$ . Masse volumique de l'acier : $7\,850\ \text{kg/m}^3$ .

Calcule la masse du barreau, en kg, arrondie au centième.

Indice 1

Le rayon vaut la moitié du diamètre, en mètres.

Indice 2

Volume d'un cylindre : $\pi r^2 \times L$ .

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Rayon : $r = 8\ \text{mm} = 0{,}008\ \text{m}$ .
Aire de la section : $\pi \times 0{,}008^2 \approx 2{,}0106 \times 10^{-4}\ \text{m}^2$ .
Volume : $2{,}0106 \times 10^{-4} \times 1{,}2 \approx 2{,}4127 \times 10^{-4}\ \text{m}^3$ .
Masse : $7\,850 \times 2{,}4127 \times 10^{-4} \approx 1{,}89\ \text{kg}$ .

Le barreau pèse environ $1{,}89\ \text{kg}$ . Avec le diamètre au lieu du rayon, tu aurais obtenu une masse quatre fois trop grande.

Exercice 7 Combien de plaques par voyage ?

★★★Environ 10 min

Une camionnette peut charger au maximum $500\ \text{kg}$ de marchandise. Elle transporte des plaques d'acier identiques à celles de l'exercice sur la plaque d'acier, de $78{,}5\ \text{kg}$ pièce.

Quel est le nombre maximal de plaques entières transportables ?

Indice 1

Divise la charge maximale par la masse d'une plaque.

Indice 2

Le résultat doit être un nombre entier : arrondis vers le bas.

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Divise : $500 \div 78{,}5 \approx 6{,}37$ .
On ne peut pas charger une fraction de plaque : on garde la partie entière, soit 6.
Vérifie : $6 \times 78{,}5 = 471\ \text{kg}$ , inférieur à $500\ \text{kg}$ ; avec 7 plaques, $549{,}5\ \text{kg}$ dépasseraient la charge permise.

La camionnette peut emporter 6 plaques. Arrondir au plus proche donnerait 6 ici, mais l'arrondi vers le bas reste la règle : dépasser la charge est dangereux.

Exercice 8 Taux de chute sur une tôle

★★★Environ 12 min

Une tôle rectangulaire mesure $2{,}5\ \text{m}$ sur $1{,}25\ \text{m}$ . Le serrurier-métallier y découpe $6$ panneaux rectangulaires de $0{,}6\ \text{m}$ sur $0{,}5\ \text{m}$ .

Calcule le taux de chute, c'est-à-dire la part de la surface de la tôle qui n'est pas utilisée, en pourcentage.

Indice 1

Calcule l'aire de la tôle, puis l'aire des 6 panneaux.

Indice 2

Taux de chute = aire perdue ÷ aire de la tôle × 100.

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Aire de la tôle : $2{,}5 \times 1{,}25 = 3{,}125\ \text{m}^2$ .
Aire d'un panneau : $0{,}6 \times 0{,}5 = 0{,}3\ \text{m}^2$ ; pour 6 panneaux : $1{,}8\ \text{m}^2$ .
Aire perdue : $3{,}125 - 1{,}8 = 1{,}325\ \text{m}^2$ .
Taux : $1{,}325 \div 3{,}125 \times 100 = 42{,}4\ \%$ .

Le taux de chute est de $42{,}4\ \%$ : une meilleure disposition des panneaux, ou la réutilisation des chutes, ferait baisser le coût en matière.

Les questions qu'on se pose

Comment savoir si un métal est ferreux ou non ferreux ?

Regarde sa nature : l'acier et l'inox sont des métaux ferreux, alors que l'aluminium, le cuivre et leurs alliages comme le laiton sont non ferreux. ¹ Sur un plan ou sur site, l'identification passe par la désignation du matériau, pas seulement par l'aspect de la surface.

Faut-il connaître par cœur les masses volumiques ?

Non, elles sont en général données dans l'énoncé ou dans la documentation. Ce qui compte, c'est de savoir ce qu'est la densité d'un métal, une caractéristique technique à pouvoir énoncer ³, et de bien appliquer la formule $m = \rho \times V$ avec des unités cohérentes.

Pourquoi calculer la masse d'une pièce avant de la fabriquer ?

Pour préparer la commande de matière, prévoir la manutention et le transport, et vérifier que la pièce restera maniable une fois posée. Un calcul rapide évite aussi les mauvaises surprises sur le prix, puisque la matière se vend souvent au poids.

Comment éviter les erreurs d'unités dans un calcul de masse ?

Convertis toutes les dimensions en mètres dès le début, puis garde la masse volumique en $\text{kg/m}^3$ . Tu obtiens alors un volume en $\text{m}^3$ et une masse directement en kilogrammes. Un contrôle simple : si ton résultat te semble mille fois trop grand ou trop petit, une conversion de millimètres a probablement été oubliée.

Sources

CAP Serrurier Métallier - Formation et ressources, éduscol STI. Consulté le 10 novembre 2026.
Référentiel CAP Serrurier Métallier - Compétences et contenus, Ministère de l'Éducation Nationale. Consulté le 10 novembre 2026.
Spécialité Métallier - Annexes CAP, Référentiels Professionnels Éduscol. Consulté le 10 novembre 2026.

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L'essentiel

Comment utiliser ces exercices

Les repères à garder en tête

Les exercices

Exercice 1 Ferreux ou non ferreux ?

Exercice 2 Quelle famille pour quelle pièce ?

Exercice 3 Masse d'une plaque d'acier

Exercice 4 Masse d'un plat d'aluminium

Exercice 5 Acier ou aluminium : l'écart de masse

Exercice 6 Masse d'un barreau rond

Exercice 7 Combien de plaques par voyage ?

Exercice 8 Taux de chute sur une tôle

Les questions qu'on se pose

Sources

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