Acier allié expliqué : composition, types et applications

L'acier est un matériau courant et polyvalent utilisé dans la construction, la fabrication, l'ingénierie et bien d'autres domaines. Dans cet article, nous explorerons les aciers alliés. Les aciers se divisent généralement en quatre catégories : carbone, inoxydable, outils et alliés. Techniquement, tout acier est un alliage, car il résulte de la combinaison du fer avec du carbone. Cependant, pour être officiellement désigné comme « acier allié », il doit contenir un ou plusieurs éléments supplémentaires en plus de ces deux. L'objectif de la création d'aciers alliés est d'améliorer les propriétés mécaniques ou physiques du métal, telles que la résistance, l'usinabilité ou la résistance à la corrosion.

Acier faiblement allié vs hautement allié

Les aciers sont généralement divisés en deux catégories principales : hautement alliés et faiblement alliés. Il est communément admis que les aciers faiblement alliés contiennent jusqu'à 8 % d'éléments d'alliage, et tout ce qui dépasse 8 % relève de la catégorie des aciers hautement alliés.

Éléments d'alliage courants de l'acier

Bien que non exhaustive, voici quelques-uns des éléments les plus populaires utilisés dans l'alliage de l'acier. On estime qu'environ 75 % de tous les alliages d'acier ont été créés au cours des 20 dernières années seulement, et le développement se poursuit. De nombreux alliages nécessitent un traitement thermique pour développer davantage leurs caractéristiques requises. Bien que cette liste donne une idée des propriétés qui peuvent être affectées par différents matériaux d'alliage, la plupart des alliages contiendront deux ou plusieurs éléments pour créer un effet spécifique souhaité. Un exemple typique est la série 4100 d'alliages chrome-molybdène, largement utilisée dans tout, des projets structurels aux équipements militaires.

Aluminium

L'aluminium est utilisé en quantités relativement faibles, ce qui donne un métal robuste et léger avec une excellente résistance à la corrosion, bien que, selon les proportions, cela puisse se faire au prix d'une fragilité accrue et d'une mauvaise résistance aux chocs.

Chrome

Un faible pourcentage de chrome dans un alliage peut augmenter la dureté et la ténacité, bien qu'avec une certaine perte de ductilité. Des proportions plus importantes de chrome augmentent considérablement la résistance à la corrosion ; l'acier inoxydable est l'alliage le plus connu de cette catégorie, avec une teneur en chrome d'environ 11 % ou plus.

Cobalt

Les alliages de cobalt ont une dureté accrue et une résistance nettement améliorée à la formation d'écailles à haute température, ce qui en fait un acier à outils populaire.

Silicium

Le silicium est utilisé en petites quantités, généralement autour de 3 %, pour améliorer légèrement la résistance tout en augmentant le magnétisme et en agissant comme un désoxydant très efficace. Cela les rend utiles dans les applications électriques telles que les transformateurs, moteurs et générateurs.

Manganèse

Le manganèse améliore à la fois la ductilité et la dureté, réduit la fragilité et augmente considérablement la résistance à l'usure et aux chocs. Ces alliages sont le choix idéal pour le martelage ou là où le métal sera sous contrainte.

Nickel

Autre désoxydant, le nickel augmente considérablement la résistance à la corrosion lorsqu'il est utilisé en proportions plus élevées. Il améliore également la résistance et la dureté sans compromettre la ductilité comme certains alliages.

Tungstène

Outre une résistance et une dureté accrues, les alliages de tungstène sont principalement utilisés pour leur impressionnante résistance à la chaleur avec un point de fusion plus élevé que la plupart des aciers. Cette capacité à conserver la ténacité à haute température les rend idéaux pour les outils à grande vitesse et les pièces de machines telles que les forets et les lames de coupe.

Vanadium

Les alliages de vanadium sont un excellent choix polyvalent, avec une résistance à la traction, une ténacité, une résistance à l'usure et à la corrosion accrues. Ils sont souvent alliés au chrome pour conserver un niveau de formabilité praticable.

Applications et utilisations des aciers alliés

Les aciers alliés ont des utilisations illimitées dans une grande variété d'industries.

Dans l'industrie de la construction, les aciers alliés sont utilisés pour créer une large gamme de produits, notamment des poutres, barres, tuyaux, plaques, feuilles, tiges, poutres et bien plus encore. Les projets d'infrastructure à grande échelle tels que les ponts, les barrières d'autoroute, les pylônes électriques et les chemins de fer sont tous principalement construits à partir de types d'acier. L'acier inoxydable et d'autres aciers alliés sont utilisés dans de nombreux accessoires et fixations tels que les attaches, supports et douilles ; la liste est presque infinie.

On trouve des alliages d'acier presque partout où l'on regarde et parfois dans des endroits inattendus ; par exemple, le titane-acier est récemment devenu un choix à la mode dans l'industrie de la joaillerie. D'autres produits impliquant des alliages d'acier comprennent de nombreux appareils électroménagers, équipements de cuisine, articles ménagers, contenants alimentaires, équipements médicaux, automobiles, produits aérospatiaux, éclairage - tout, de la pince à papier au dernier iPhone !