Qu'est-ce que l'acier ? - Propriétés, utilisations | Types d'aciers

Qu'est-ce qu'un Acier ?

L'acier est un alliage composé de fer avec généralement quelques dixièmes de pour cent de carbone pour améliorer sa résistance et sa résistance à la rupture par rapport aux autres formes de fer. De nombreux autres éléments peuvent être présents ou ajoutés. Les aciers inoxydables résistants à la corrosion et à l'oxydation nécessitent généralement 11 % de chrome supplémentaire.

En raison de sa haute résistance à la traction et de son faible coût, l'acier est utilisé dans les bâtiments, les infrastructures, les outils, les navires, les trains, les voitures, les machines, les appareils électriques et les armes. Le fer est le métal de base de l'acier.

Selon la température, il peut prendre deux formes cristallines (formes allotropiques) :cubique à centre de corps et cubique à centre de face. L'interaction des allotropes du fer avec les éléments d'alliage, le carbone primaire, donne à l'acier et à la fonte leur gamme de propriétés uniques.

Dans le fer pur, la structure cristalline a relativement peu de résistance aux atomes de fer qui glissent les uns sur les autres, et le fer pur est donc assez ductile, ou mou et se forme facilement. Dans l'acier, de petites quantités de carbone, d'autres éléments et des inclusions dans le fer agissent comme des agents de durcissement qui empêchent le mouvement des dislocations.

Quand l'acier a-t-il été inventé ?

La plus ancienne production connue d'acier est visible dans des pièces de ferronnerie extraites d'un site archéologique d'Anatolie (Kaman-Kalehöyük) et a près de 4 000 ans, datant de 1800 av. Horace identifie des armes en acier telles que la falcata dans la péninsule ibérique, tandis que l'acier norique était utilisé par l'armée romaine.

L'acier est-il un métal ?

Comme l'acier est un alliage, ce n'est pas un élément pur et, par conséquent, ce n'est pas vraiment un métal. Au lieu de cela, il s'agit en fait d'une variante d'un métal. Bien que l'acier soit composé de fer - qui est un métal - le carbone non métallique dans sa composition chimique signifie qu'il n'est pas un métal pur, il ne peut donc pas être classé comme tel.

Donc, voilà. L'acier n'est pas un métal .

Composition de l'acier

L'acier est un alliage de fer et de carbone dans lequel la teneur en carbone varie jusqu'à 2 % (avec une teneur en carbone plus élevée, le matériau est défini comme de la fonte). De loin le matériau le plus largement utilisé pour la construction des infrastructures et des industries du monde, il est utilisé pour tout fabriquer, des aiguilles à coudre aux pétroliers. De plus, les outils nécessaires à la construction et à la fabrication de tels articles sont également en acier.

L'acier est un alliage de fer et de carbone contenant moins de 2 % de carbone et 1 % de manganèse et de petites quantités de silicium, de phosphore, de soufre et d'oxygène. L'acier est le matériau d'ingénierie et de construction le plus important au monde.

Il est utilisé dans tous les aspects de nos vies; dans les voitures et les produits de construction, les réfrigérateurs et les machines à laver, les cargos et les scalpels chirurgicaux.

Propriétés de l'acier

L'acier possède un certain nombre de propriétés, notamment la dureté, la ténacité, la résistance à la traction, la limite d'élasticité, l'allongement, la résistance à la fatigue, la corrosion, la plasticité, la malléabilité et le fluage.

Les propriétés les plus importantes d'un acier résistant à l'usure et à l'abrasion sont :

DURETÉ est la capacité du matériau à résister aux frottements et à l'abrasion. Il convient de noter que, même si cela peut signifier la même chose que la résistance et la ténacité dans le langage familier, cela est très différent de la résistance et de la ténacité dans le contexte des propriétés du métal.
RÉSISTANCE est difficile à définir, mais c'est généralement la capacité d'absorber l'énergie sans se fracturer ni se rompre. Il est également défini comme la résistance d'un matériau à la rupture lorsqu'il est sollicité. Il est généralement mesuré en pieds-livres. par pouce carré ou Joules par centimètre carré. Il est important de distinguer cela de la dureté car un matériau qui se déforme sévèrement sans se casser, pourrait être considéré comme extrêmement résistant, mais pas dur.
RENDEMENT la résistance est une mesure de la force nécessaire pour déclencher la déformation du matériau (c'est-à-dire la flexion ou le gauchissement).
TENSION la résistance est une mesure de la force nécessaire pour casser le matériau.
ALLONGEMENT (ou ductilité) est le « degré » auquel le matériau peut être étiré ou comprimé avant de se rompre. Il est exprimé en pourcentage de la longueur testée et se situe entre la résistance à la traction et la limite d'élasticité (c'est-à-dire quel pourcentage le matériau se plie-t-il avant de se rompre).

Propriétés physiques de base de l'acier

L'acier a une densité de 7 850 kg/m3, ce qui le rend 7,85 fois plus dense que l'eau. Son point de fusion de 1 510 C est supérieur à celui de la plupart des métaux. En comparaison, le point de fusion du bronze est de 1 040 C, celui du cuivre de 1 083 C, celui de la fonte de 1 300 C et celui du nickel de 1 453 C. Cependant, le tungstène fond à 3 410 C, ce qui n'est pas surprenant. puisque cet élément est utilisé dans les filaments d'ampoules.

Le coefficient de dilatation linéaire de l'acier à 20 C, en µm par mètre par degré Celsius, est de 11,1, ce qui le rend plus résistant aux changements de taille avec les changements de température que, par exemple, le cuivre (16,7), l'étain (21,4) et le plomb ( 29.1).

De quoi est fait l'acier ?

L'acier est fabriqué à partir d'un alliage de fer et de carbone dans lequel la teneur en carbone varie jusqu'à 2 % (avec une teneur en carbone plus élevée, le matériau est défini comme de la fonte).

Le fer, le principal composant élémentaire de l'acier, est l'un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre. Tous les alliages d'acier sont principalement constitués de fer et de 0,002 à 2,1 % de carbone en poids. Dans cette gamme, les liaisons carbone avec le fer créent une structure moléculaire solide. La microstructure en treillis qui en résulte permet d'obtenir certaines propriétés des matériaux, telles que la résistance à la traction et la dureté, sur lesquelles nous comptons pour l'acier.

Bien que tout l'acier soit composé de fer et de carbone, différents types d'acier contiennent différents pourcentages de chaque élément. L'acier peut également inclure d'autres éléments comme le nickel, le molybdène, le manganèse, le titane, le bore, le cobalt ou le vanadium. L'ajout de différents éléments à la "recette" d'un alliage d'acier affecte ses propriétés matérielles. La méthode de fabrication et de traitement de l'acier améliore encore ces capacités.

Un groupe notable d'alliages d'acier contient du chrome. Tous ces alliages sont communément appelés acier inoxydable.

Quel est le point de fusion de l'acier ?

Le point de fusion de l'acier varie de 2500-2800°F ou 1371-1540°C. Pourquoi une gamme ? Pourquoi pas un seul point sur le thermomètre ? Contrairement à un métal pur comme le fer, l'acier est un alliage.

Cela dépend de l'alliage d'acier dont vous parlez. Le terme alliage est presque toujours utilisé de manière incorrecte de nos jours, en particulier chez les cyclistes. Ils utilisent le terme pour désigner l'aluminium. Ce que le terme alliage signifie vraiment, c'est un mélange de métaux, n'importe quel type de métaux. Presque tout le métal utilisé aujourd'hui est un mélange et donc un alliage.

La plupart des aciers ont d'autres métaux ajoutés pour ajuster leurs propriétés, comme la résistance, la résistance à la corrosion ou la facilité de fabrication. L'acier n'est que l'élément fer qui a été traité pour contrôler la quantité de carbone. Le fer, sorti du sol, fond à environ 1510 degrés C (2750°F). L'acier fond souvent à environ 1 370 degrés C (2 500 °F).

Quel est le point de fusion de l'acier au carbone ?

Le point de fusion de l'acier varie de 2500-2800°F ou 1371-1540°C. Pourquoi une gamme ? Pourquoi pas un seul point sur le thermomètre ?

Contrairement à un métal pur comme le fer, l'acier est un alliage. Les métaux purs ont une température précise, qui est leur point de fusion. Les alliages, cependant, comprennent plusieurs éléments avec des points de fusion différents. Par conséquent, les alliages ne fondent ni ne gèlent à une température fixe.

L'acier est un alliage de fer et de carbone. L'acier inoxydable comprend également du chrome et généralement du nickel et d'autres éléments dans son alliage. L'ajout de chaque nouvel élément abaisse le point de fusion global. C'est ce qu'on appelle l'abaissement du point de fusion.

Quel est le point de fusion de l'acier inoxydable ?

Le point de fusion de l'acier inoxydable se situe entre 2 550 et 2 790 °F ou 1 400 et 1 530 °C.

Le point de fusion d'un type particulier d'acier inoxydable dépend de sa composition chimique exacte. Chaque élément apporte son propre point de fusion dans l'équation. Les principaux éléments composant l'acier inoxydable sont le fer, le chrome et le nickel.

Le fer pur a un point de fusion fixe de 1535°C, le chrome de 1890°C et le nickel de 1453°C. Comparez ces chiffres à la plage de 1 400 à 1 530 °C pour l'acier inoxydable.

Chaque qualité d'acier inoxydable a un mélange légèrement différent d'éléments. Par conséquent, le point de fusion exact varie selon les différentes qualités.

Comment le point de fusion varie-t-il selon les différentes qualités ?

L'acier inoxydable se décline en cinq familles et plus de 150 nuances. Cependant, seuls 15 de ces grades sont couramment utilisés.

Les deux nuances d'acier inoxydable les plus populaires sont 304 et 316. Les deux nuances font partie de la famille des aciers inoxydables austénitiques, qui comprend environ les deux tiers de l'acier inoxydable produit. L'acier inoxydable austénitique présente une structure cristalline cubique à faces centrées, qui reste constante à toutes les températures, de la cryogénie au point de fusion.

Les points de fusion de l'acier inoxydable peuvent varier d'un minimum de 1 375 °C pour l'acier de nuance 316 à un maximum de 1 510 °C pour la nuance 430. La nuance la plus courante, la 304, a un point de fusion de 1 400 à 1 450 °C.

Différents types d'acier

Les quatre principaux types d'acier :

Acier au carbone
Acier allié
Acier inoxydable
Acier à outils

1. Acier au carbone

L'acier au carbone a un aspect terne, mat et est connu pour être vulnérable à la corrosion. Dans l'ensemble, il existe trois sous-types pour celui-ci :l'acier à faible, moyenne et haute teneur en carbone, avec une faible teneur en carbone d'environ 0,30 %, une teneur moyenne de 0,60 % et une teneur élevée de 1,5 %.

Le nom lui-même vient en fait du fait qu'ils contiennent une très petite quantité d'autres éléments d'alliage. Ils sont exceptionnellement solides, c'est pourquoi ils sont souvent utilisés pour fabriquer des objets tels que des couteaux, des fils à haute tension, des pièces automobiles et d'autres articles similaires.

Acier contenant jusqu'à 2 % de carbone
Acier qui ne contient aucune quantité standard d'éléments qui le classeraient comme un "acier allié" (par exemple, cobalt, nickel, tungstène, molybdène, titane, zirconium, vanadium, chrome, etc.)

Vous remarquerez peut-être également que le terme « acier au carbone » s'applique aux aciers contenant moins de 0,4 % de cuivre ou aux aciers contenant certaines teneurs en magnésium par rapport au cuivre, bien que ces définitions soient contestées dans toutes les industries. Pour les besoins de cela, nous parlons des deux premières définitions.

Types d'acier au carbone

L'acier au carbone est classé de trois manières :faible, moyen et élevé

Acier à faible teneur en carbone. L'acier à faible teneur en carbone (ou « acier au carbone doux » ou « acier au carbone ordinaire ») fait référence aux aciers au carbone contenant jusqu'à 0,30 % de carbone. C'est, de loin, le type d'acier le plus répandu sur le marché des métaux. Il y a plusieurs raisons à cela. Pour commencer, l'acier à faible teneur en carbone est relativement peu coûteux. De plus, étant donné que la teneur en carbone est inférieure à celle des aciers moyens et élevés, l'acier à faible teneur en carbone est facile à former et convient parfaitement aux applications où la résistance à la traction n'est pas un problème immédiat, telles que les poutres structurelles.
Acier au carbone moyen. L'acier à carbone moyen fait référence aux aciers au carbone qui ont une teneur en carbone comprise entre 0,31 % et 0,60 % et entre 0,31 % et 1,60 % de magnésium. L'un des principaux avantages de l'acier à carbone moyen est sa résistance. Cependant, cela vient avec quelques compromis. L'acier à carbone moyen a une faible ductilité et ténacité, ce qui le rend plus difficile à former et à souder.
Acier à haute teneur en carbone. L'acier à haute teneur en carbone fait référence aux aciers au carbone qui ont une teneur en carbone comprise entre 0,61 % et 1,50 % et entre 0,31 et 0,90 magnésium. En ce qui concerne la dureté et la ténacité, l'acier à haute teneur en carbone est l'acier au carbone de choix. Cependant, cela vient à un compromis. Il est très difficile de souder, de couper ou de former de l'acier à haute teneur en carbone.

2. Acier allié

Le prochain type d'acier est l'acier allié, ceux-ci sont fabriqués en combinant de l'acier au carbone avec divers éléments d'alliage pour fournir des propriétés uniques à chaque acier. Il existe une gamme incroyablement large d'aciers alliés, mais certains des plus courants incluent le chrome, le cobalt, le molybdène, le nickel, le tungstène et le vanadium.

En raison de l'incroyable variété d'aciers alliés, vous pouvez créer des aciers avec presque toutes les propriétés possibles en utilisant des éléments d'alliage. Cela dit, certains de ces aciers sont relativement chers.

Ceux-ci ont tendance à être plus résistants à la corrosion et sont privilégiés pour certaines pièces automobiles, pipelines, coques de navires et projets mécaniques. Pour celui-ci, la force dépend de la concentration des éléments qu'il contient.

3. Acier à outils

L'acier à outils est réputé pour sa dureté et sa résistance à la chaleur et aux rayures. Le nom vient du fait qu'ils sont très couramment utilisés pour fabriquer des outils métalliques, comme des marteaux.

Ce sont des aciers utilisés pour des activités d'outillage telles que le forage. Généralement composés de molybdène, de vanadium, de tungstène et de cobalt, les aciers à outils sont résistants à la chaleur, durables et solides.

Il existe 6 nuances d'acier à outils :

Durcissement à l'air
Durcissement à l'eau
Type D
Travail à chaud
Types résistants aux chocs
Durcissement à l'huile

4. Acier inoxydable

Enfin, les aciers inoxydables sont probablement le type le plus connu sur le marché. Ce type est brillant et contient généralement environ 10 à 20% de chrome, qui est leur principal élément d'alliage.

Cette combinaison permet à l'acier d'être résistant à la corrosion et très facilement moulé en différentes formes. En raison de sa facilité de manipulation, de sa flexibilité et de sa qualité, l'acier inoxydable peut être trouvé dans l'équipement chirurgical, les applications domestiques, l'argenterie et même mis en œuvre comme revêtement extérieur pour les bâtiments commerciaux/industriels.

PLUS : Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?

Utilisations de l'acier

Le fer et l'acier sont largement utilisés dans la construction de routes, de voies ferrées, d'autres infrastructures, d'appareils et de bâtiments. La plupart des grandes structures modernes, telles que les stades et les gratte-ciel, les ponts et les aéroports, sont soutenues par un squelette en acier. Même ceux qui ont une structure en béton utilisent de l'acier pour le renforcement.

Quelques utilisations de l'acier est donné ci-dessous :

L'acier est respectueux de l'environnement et durable. Il possède une grande durabilité.
Par rapport à d'autres matériaux, l'acier nécessite une faible quantité d'énergie pour produire une construction en acier léger.
L'acier est le matériau le plus recyclé au monde qui peut être recyclé très facilement. Ses propriétés magnétiques uniques en font un matériau facile à récupérer du flux pour être recyclé.
L'acier peut être conçu sous différentes formes. Il donne une meilleure forme et un meilleur tranchant que le fer qui est utilisé pour fabriquer des armes.
Les aciers mécaniques sont utilisés dans les secteurs généraux de l'ingénierie et de la fabrication.
L'acier est très utilisé dans l'industrie automobile. Différents types d'aciers sont utilisés dans la carrosserie, les portes, le moteur, la suspension et l'intérieur d'une voiture. En moyenne, 50 % d'une voiture est en acier.
L'acier réduit les émissions de CO2.
Tous les types de secteurs énergétiques ont besoin d'acier pour les infrastructures et l'extraction des ressources.
Les aciers inoxydables sont utilisés pour produire des plates-formes et des pipelines offshore.
Les aciers sont utilisés pour emballer et protéger les marchandises contre l'exposition à l'eau, à l'air et à la lumière.
La plupart des appareils électroménagers comme le réfrigérateur, la télévision, le four, les éviers, etc. sont en acier.
Les aciers sont utilisés pour produire des produits industriels tels que des véhicules et des machines agricoles.
L'acier inoxydable est utilisé comme matériau de coutellerie.
En raison de sa facilité de soudage et de sa finition attrayante, l'acier est devenu un élément important de l'architecture moderne.
L'acier inoxydable offre un environnement hygiénique. C'est pourquoi il est utilisé pour les implants chirurgicaux.
L'acier a une plage de température plus large qui est utilisée pour fabriquer de grandes tôles.
Les ressources énergétiques renouvelables telles que l'énergie solaire, hydraulique et éolienne utilisent les composants en acier inoxydable.
L'acier doux est utilisé pour la construction de bâtiments. C'est également un matériau de charpente très apprécié.

FAQ.

Qu'est-ce qu'un Acier ?

L'acier est un alliage de fer avec généralement quelques pour cent de carbone pour améliorer sa résistance et sa résistance à la rupture par rapport au fer. De nombreux autres éléments peuvent être présents ou ajoutés. Les aciers inoxydables résistants à la corrosion et à l'oxydation nécessitent généralement 11 % de chrome supplémentaire.

De quoi est fait l'acier ?

Acier, un alliage de fer et de carbone dans lequel la teneur en carbone varie jusqu'à 2 % (avec une teneur en carbone plus élevée, le matériau est défini comme de la fonte).

Quel est le point de fusion de l'acier ?

Qu'est-ce que la composition de l'acier ?

Quelles sont les propriétés de l'acier ?

Quels sont les types d'acier ?

Les quatre principaux types d'acier :

Acier au carbone. L'acier au carbone a un aspect terne, mat et est connu pour être vulnérable à la corrosion.
Acier allié. Vient ensuite l'acier allié, qui est un mélange de plusieurs métaux différents, comme le nickel, le cuivre et l'aluminium.
Acier à outils.
Acier inoxydable.

À quoi sert l'acier ?

L'acier est le matériau d'ingénierie et de construction le plus important au monde. Il est utilisé dans tous les aspects de nos vies; dans les voitures et les produits de construction, les réfrigérateurs et les machines à laver, les cargos et les scalpels chirurgicaux. Il peut être recyclé maintes et maintes fois sans perte de propriété.

L'acier est-il un métal ?

Pourquoi s'appelle-t-il de l'acier ?

Le nom acier provient de l'adjectif proto-germanique stakhlijan qui, lorsqu'il est traduit en son homologue anglais, signifie "fait d'acier", qui est également lié au terme stakhla qui signifie "debout". La racine du mot stakhla est stak, qui signifie "se tenir debout, se placer ou être ferme".

Qui a inventé l'acier ?

Henry Bessemer, l'un des inventeurs les plus importants de la deuxième révolution industrielle, Bessemer a également réalisé plus de 100 autres inventions dans les domaines du fer, de l'acier et du verre.

L'acier est-il un minéral ?

L'acier n'est pas un minéral car c'est un alliage produit par l'homme. "Inorganique" signifie que la substance n'est pas fabriquée par un organisme.

Pourquoi l'acier est-il si important ?

L'industrie sidérurgique est essentielle à l'économie américaine. L'acier est le matériau de choix pour de nombreux éléments de fabrication, de construction, de transport et de divers produits de consommation. Traditionnellement apprécié pour sa résistance, l'acier est également devenu le matériau le plus recyclé.

Quelle est l'importance de l'acier dans notre vie quotidienne ?

L'acier a eu une influence majeure sur nos vies, les voitures que nous conduisons, les bâtiments dans lesquels nous travaillons, les maisons dans lesquelles nous vivons et d'innombrables autres facettes intermédiaires. L'acier est utilisé dans nos pylônes électriques, nos pipelines de gaz naturel, nos machines-outils, nos armes militaires - la liste est interminable.

L'acier est-il un bon matériau ?

L'acier est ininflammable et résiste au flambage ou au gauchissement, c'est donc un choix de premier ordre pour les zones sujettes aux tremblements de terre. Parce qu'il est fabriqué, contrairement au bois, il a une qualité et une résistance uniformes. De plus, des progrès continuent d'être réalisés qui maintiennent l'acier en avance sur les autres matériaux de construction en termes de résistance standard.

Est-ce que l'acier est meilleur ou le fer ?

Propriétés du fer. L'acier est plus résistant que le fer (élasticité et résistance à la traction ultime) et plus résistant que de nombreux types de fer également (souvent mesuré en ténacité à la rupture). Les types d'acier les plus courants ont des ajouts inférieurs à. 5 % de carbone en poids.

Quelle est la différence entre le fer et l'acier ?

La principale différence entre le fer et l'acier est que le premier est un métal, tandis que le second est un alliage. Le fer est simplement un élément métallique qui se produit naturellement sur Terre. En comparaison, l'acier est un alliage fabriqué par l'homme en mélangeant du fer et du carbone.

Quelle est la résistance de l'acier ?

La résistance moyenne à la traction et à l'élasticité d'une pièce d'acier au carbone peut varier considérablement en fonction de la teneur en carbone de l'acier et d'autres facteurs de fabrication. L'acier AISI 1020, acier doux à faible teneur en carbone, a une limite d'élasticité de 47 900 psi et une résistance à la traction de 65 300 psi.

Quel pays a inventé l'acier ?

L'Inde produirait le premier véritable acier. Vers 400 avant JC, les métallurgistes indiens ont inventé une méthode de fusion qui liait la quantité parfaite de carbone au fer. La clé était un réceptacle d'argile pour le métal en fusion :un creuset.

Où trouve-t-on l'acier ?

À la base, l'acier est fabriqué en mélangeant du carbone et du fer à des températures très élevées (supérieures à 2600 ° F). La sidérurgie primaire crée de l'acier à partir d'un produit appelé "fonte brute". La fonte brute est du fer fondu, à partir de minerai, qui contient plus de carbone que ce qui est correct pour l'acier.

L'acier est-il considéré comme un rocher ?

Tous les minerais sont des minéraux mais tous les minéraux ne sont pas des minerais. Le minerai de fer est l'hématite, la magnétite. En éliminant les impuretés du minerai, nous obtenons de l'acier. Étant donné que l'acier est un alliage de fer et de carbone et souvent de plusieurs autres éléments, les alliages d'acier n'existent généralement pas dans la roche naturelle.

Comment l'acier est-il fabriqué naturellement ?

L'acier est produit à partir de fonte brute en éliminant une partie du carbone dans un convertisseur d'oxygène basique et en ajoutant plusieurs éléments d'alliage, tels que le manganèse, le chrome, le cuivre, le nickel, le titane, le molybdène, le tungstène et le vanadium. L'acier est également fabriqué en recyclant des ferrailles dans un four à arc électrique.

En quoi l'acier est-il unique ?

L'acier est environ 1 000 fois plus résistant que le fer dans sa forme la plus pure, et il peut être recyclé sans perte de résistance. L'acier est le principal matériau utilisé pour fournir des énergies renouvelables telles que l'énergie solaire, hydraulique et éolienne.

Comment la fabrication de l'acier profite-t-elle à la société ?

Faibles émissions. Naturellement, l'efficacité énergétique signifie que l'acier contribue activement à un avenir à faible émission de carbone en réduisant les émissions globales de CO2. Elle jouera un rôle central dans la construction d'une société forte et durable. De plus, "passer au vert" a des incitations commerciales :de bonnes relations publiques pour votre entreprise et des déductions fiscales également.

Pourquoi l'acier est-il le meilleur ?

Plus de résistance à la température :l'acier peut résister à une plus large gamme de températures par rapport à la plupart des plastiques commerciaux. De plus, l'acier peut mieux résister aux fluctuations de température rapides ou cycliques que la plupart des plastiques. Plus de résistance à la corrosion :l'acier inoxydable résiste à la corrosion dans les environnements atmosphériques et d'eau pure.

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