L’acier est utilisé dans une grande variété d’industries et est considéré comme l’épine dorsale de l’infrastructure moderne. La possibilité d’ajouter d’autres éléments et, ce faisant, de manipuler les propriétés de l’acier est ce qui en fait une ressource si largement utilisée. Cet article examinera les éléments les plus courants qui composent la large gamme de nuances d’acier et explorera leur impact sur les propriétés des matériaux.

Le fer seul ne suffit pas

Dans sa forme la plus pure, le fer n’est ni exceptionnellement résistant ni dur – en fait, un bloc de fer pur pourrait être coupé au couteau. L’ajout de carbone et l’élimination de l’oxygène sont ce qui confère à l’acier à base de fer sa résistance incroyable.

Un alliage est tout métal fabriqué en combinant deux éléments métalliques ou plus. L’ajout d’éléments plus métalliques et non métalliques au fer et au carbone permet de manipuler les propriétés en fonction d’un besoin ou d’une application spécifique.

Même la modification de la quantité de carbone associée au fer peut affecter les propriétés du matériau. L’acier à haute teneur en carbone contient entre 0,60% et 0,95% de carbone (en pourcentage du poids) et est incroyablement résistant et dur, mais il est moins ductile et plus difficile à usiner et à souder. À mesure que la teneur en carbone diminue, le matériau devient plus semblable au fer pur et donc plus doux et plus ductile.

La teneur maximale en carbone de l’acier est de 2,1% car rien de plus que cela n’est vraiment classé comme acier. À mesure que la teneur en carbone est réduite, le matériau se divise en quatre catégories:

Acier à très haute teneur en carbone (0,96% -2,1% de carbone)

L’acier à haute teneur en carbone est extrêmement résistant et capable de résister à une déformation localisée sous haute tension. Il est produit via un processus spécialisé. En conséquence, l’usinage, le soudage ou le pliage de ce matériau est presque impossible.

Acier à haute teneur en carbone (0,55% à 0,95% de carbone)

L’acier à haute teneur en carbone est assez résistant et offre plus de ductilité que les aciers à très haute teneur en carbone et était jusqu’à récemment utilisé dans les applications de voie ferrée. D’autres applications incluent les outils de burinage et de coupe.

Acier au carbone moyen (0,30% -0.54% de carbone)

L’acier au carbone moyen équilibre la résistance et la dureté avec la ductilité et est principalement utilisé dans les pièces de machines, c’est-à-dire les engrenages, les boulons et les essieux.

Acier à faible teneur en carbone (0,05%-0,25%)

L’acier à faible teneur en carbone offre une résistance incroyable par rapport à un poids inférieur à celui des autres catégories d’acier. L’ajout d’alliages peut donner à l’acier à faible teneur en carbone différentes propriétés sans avoir d’impact massif sur le poids.

Bien que toutes les catégories d’acier puissent utiliser des alliages et des éléments non métalliques pour modifier leurs propriétés, cet article se concentrera sur la façon dont certains éléments modifient les propriétés de l’acier à faible teneur en carbone.

Éléments qui durcissent

Avant d’examiner les éléments qui durcissent, il est important de noter la différence entre durcissement et renforcement.

La dureté de l’acier se réfère au niveau d’impact qu’un matériau peut absorber avant de se bosseler et est généralement mesurée par un test de choc Charpy. La dureté peut être grandement affectée par la température, car le matériau peut généralement absorber moins d’impact par temps froid.

D’autre part, la résistance de l’acier se concentre sur la limite d’élasticité et la résistance à la traction. Une limite d’élasticité est le point dans lequel un matériau est contraint et se déforme mais ne se casse pas. La résistance à la traction est la quantité de contrainte requise pour que le matériau tombe en panne ou se casse.

Les éléments qui durcissent l’acier augmentent la quantité d’impact qu’un matériau peut absorber. Les éléments de durcissement les plus courants sont:

• Phosphore *
• Silicium *
• Manganèse *
• Azote
• Nickel
• Chrome
• Bore

Ces éléments de durcissement sont courants dans les nuances trempées et trempées (par exemple ASTM A514 ou ASTM A710) et les nuances offshore (par exemple ASTM A633). Le nickel peut être ajouté aux alliages d’acier au carbone, mais il est plus courant dans les nuances d’acier inoxydable.

* Le phosphore, le silicium et le manganèse sont les éléments les plus couramment ajoutés à l’acier. ASTM A752-50 (un acier faiblement allié à haute résistance) et ASTM A36 (un acier doux) sont deux des nuances les plus utilisées en Amérique du Nord et contiennent ces trois éléments.

Éléments qui renforcent

Les éléments qui renforcent l’acier augmentent la charge que le matériau peut supporter. Par conséquent, il est courant que ces éléments soient visibles dans les infrastructures, telles que les routes, les ponts et les bâtiments. Les éléments de renforcement les plus courants sont:

• Silicium
• Chrome
• Vanadium
• Phosphore
• Titane
• Azote&Combo aluminium
• Niobium (Columbium)

Éléments qui Augmentent la ductilité

Dans les projets nécessitant du forage, du soudage, des machines ou boulonnage, la ductilité est un facteur important. Les éléments communs ajoutés aux alliages d’acier qui améliorent la ductilité comprennent:

• Niobium (Columbium)
• Soufre
• Phosphore
• Chrome

Ces éléments adoucissants sont courants dans les grades trempés et trempés (par ex. ASTM A514) et sont utilisés dans des dizaines d’autres.

Éléments qui résistent à la corrosion

Les éléments qui favorisent la résistance à la corrosion sont essentiels aux alliages d’acier pour une utilisation dans des applications nécessitant une résistance aux conditions atmosphériques. Les éléments couramment utilisés comprennent:

• Zirconium
• Nickel
• Phosphore
• Cuivre
• Chrome

La résistance à la corrosion est importante pour l’acier de construction utilisé dans des applications extérieures, par exemple des ponts, et des applications offshore ou marines.

Le pouvoir de la chimie

Le fer et le carbone sont les simples éléments constitutifs de l’acier. Cependant, une large gamme d’éléments métalliques et non métalliques peut modifier les propriétés et le comportement de l’acier, ce qui en fait une ressource viable pour de nombreuses applications.

Leeco Steel se spécialise dans la fourniture de tôles d’acier au carbone aux États-Unis, au Canada et au Mexique. Une grande variété de nuances d’acier allié sont disponibles. Après avoir déterminé la nuance d’acier idéale pour votre projet, vous pouvez obtenir la plaque d’acier dont vous avez besoin, quand vous en avez besoin.