Acier

Définition

En génie métallurgique, l'acier est un mélange de fer avec une quantité de carbone variant entre 0,008 % et 2,11 % en masse de sa composition, en fonction de la nuance. Si l'alliage a une concentration en carbone supérieure à 1,8 %, des fontes sont produites qui, contrairement à l'acier, sont beaucoup plus fragiles et ne peuvent être forgées, mais doivent être moulées.

Acier en aciérie :

Une aciérie crée de l'acier, y compris pour son pressage dans une presse hydraulique.

Explications

🚩 Ne confondez pas l'acier avec le fer, qui est un métal dur et relativement ductile, de diamètre atomique (dA) de 2,48 Å, de température de fusion de 1535 °C et de point d'ébullition de 2740 °C. Par ailleurs, le carbone est un non-métal de plus petit diamètre (dA = 1,54 Å), tendre et fragile dans la plupart de ses formes allotropes (sauf sous la forme d'un diamant). La diffusion de cet élément dans la structure cristalline du précédent est obtenue grâce à la différence de diamètres atomiques, formant un composé interstitiel.

La principale différence entre le fer et l'acier réside dans le pourcentage de carbone : l'acier est du fer avec un pourcentage de carbone compris entre 0,03 % et 1,075 %; à partir de ce pourcentage, d'autres alliages avec du fer sont considérés.

Il convient de noter que l'acier a des constituants différents en fonction de sa température, en particulier d'une dureté supérieure à inférieure, de la perlite, de la cémentite et de la ferrite; en plus de l'austénite.

L'acier conserve les caractéristiques métalliques du fer dans sa forme la plus pure, mais l'ajout de carbone et d'autres éléments métalliques et non métalliques améliore ses propriétés physico-chimiques.

Il existe de nombreux types d'acier en fonction de l'élément ou des éléments d'alliage présents. La définition en pourcentage de carbone correspond aux aciers au carbone, dans lesquels ce non-métal est le seul alliage, ou il y en a d'autres mais à des concentrations plus faibles. D'autres compositions spécifiques reçoivent des dénominations particulières basées sur des variables multiples telles que les éléments qui prédominent dans leur composition (aciers au silicium), leur sensibilité à certains traitements (aciers au ciment), de certaines caractéristiques potentialisées (aciers inoxydables) et même fonction de son utilisation (aciers de construction).

Habituellement, ces alliages de fer sont inclus sous le nom générique d'aciers spéciaux, c'est pourquoi cette définition communautaire a été adoptée ici, en plus d'être le premier produit et le plus utilisé, ils ont servi base pour les autres. Cette grande variété d'aciers a conduit Siemens à définir l'acier comme "un composé de fer et une autre substance qui augmente sa résistance".

✅ Les deux principaux composants de l'acier se trouvent en abondance dans la nature, ce qui favorise sa production à grande échelle. Cette variété et cette disponibilité le rendent approprié à de nombreuses utilisations, telles que la construction de machines, d'outils, de bâtiments et de travaux publics, contribuant ainsi au développement technologique des sociétés industrialisées. Malgré sa densité (7850 kg/m³ de masse comparée à 2 700 kg/m³ d'aluminium, par exemple), l'acier est utilisé dans tous les secteurs de l'industrie, y compris l'aéronautique, car Les pièces ayant de plus grandes sollicitations (par impact ou par fatigue) ne peuvent supporter qu'un matériau ductile et résistant tel que l'acier, en plus de l'avantage de leur coût relativement bas.

Dans de nombreuses régions du monde, l'acier revêt une grande importance pour la dynamique de la population, de l'industrie et du commerce. Les aciers alliés ou spéciaux contiennent, outre le carbone, d'autres éléments qui modifient leurs propriétés. Ceux-ci sont classés en fonction de leur influence :

⭐ Éléments augmentant la dureté : phosphore, nickel, cuivre, aluminium. Particulièrement ceux qui conservent la dureté aux températures élevées : titane, vanadium, molybdène, tungstène, chrome, manganèse et cobalt. Éléments limitant la croissance de la taille du grain : aluminium, titane et vanadium. Les éléments qui déterminent la trempabilité : augmentent la trempabilité : manganèse, molybdène, chrome, nickel et silicium. La tempérabilité diminue : le cobalt. Éléments modifiant la résistance à la corrosion ou à l'oxydation : augmentent la résistance à l'oxydation : molybdène et tungstène. Favorise la résistance à la corrosion : chrome. Éléments modifiant les températures critiques de transformation : Les points critiques augmentent : molybdène, aluminium, silicium, vanadium, tungstène. Baisse des températures critiques : cuivre, nickel et manganèse. Dans le cas particulier du chrome, les points critiques sont relevés lorsque l'acier est riche en carbone, mais diminuent lorsque l'acier est pauvre en carbone.

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