Types d'acier et leur composition : Guide complet

Dans cet article, nous allons parler de la Classification de l'acier. Différents types d'acier sont définis sur différentes bases. Nous apprendrons aussi sur les constituants de l'acier, ce que contient l'acier inoxydable et bien plus. Regardons la classification.

Classification de l'acier

Selon IS : 7598-1974, les aciers doivent être classés comme :

1. Aciers non alliés, communément appelés aciers au carbone ordinaires, et

2. Aciers alliés

Acier non allié ou Acier au carbone ordinaire

Les principaux facteurs affectant les propriétés de l'acier au carbone ordinaire sont la teneur en carbone et la microstructure. Le carbone est le principal déterminant de nombreuses propriétés de performance. Il a un effet de renforcement et de durcissement. En même temps, il abaisse la ductilité, comme en témoigne une diminution de l'allongement et de la réduction de section.

De plus, une augmentation de la teneur en carbone abaisse l'usinabilité et diminue la soudabilité. La quantité de carbone présente affecte aussi les propriétés physiques et la résistance à la corrosion. Avec une augmentation de la teneur en carbone, la conductivité thermique et électrique diminue, la perméabilité magnétique diminue drastiquement, et la résistance à la corrosion est abaissée.

La microstructure est déterminée par la composition de l'acier, c'est-à-dire le carbone, le manganèse, le silicium, le phosphore et le soufre qui sont toujours présents et les éléments résiduels incluant l'oxygène, l'hydrogène et l'azote, et par l'opération finale de laminage, de forgeage ou de traitement thermique. Cependant, la plupart de ces types d'acier sont utilisés sans traitement thermique final et, par conséquent, les opérations de laminage et de forgeage influencent la microstructure.

Les aciers au carbone sont les types d'acier qui sont prédominamment perlitiques dans les conditions de coulée, de laminage ou de forgeage. Les constituants des aciers hypoeutectoïdes (aciers contenant jusqu'à et en dessous de 0,87 pour cent de carbone) sont donc la ferrite et la perlite et des aciers hypereutectoïdes (contenant à partir de et au-dessus de 0,87 pour cent de carbone) la cémentite et la perlite.

Types d'acier selon la teneur en carbone. Sur la base de la teneur en carbone, les aciers au carbone ordinaires sont couramment divisés en :

1. Acier à bas carbone ou acier doux - 0,05-0,30 pour cent de carbone

2. Acier à carbone moyen - 0,30-0,60 pour cent de carbone

3. Acier à haut carbone 0,60-1,50 pour cent de carbone

4. Acier à outils (haut carbone) - 0,90-1,50 pour cent de carbone

Il convient de noter que la teneur en carbone de ces quatre types d'acier au carbone ne sont pas rigides, et il peut y avoir un certain chevauchement d'un type à l'autre.

Types d'acier selon la pratique de désoxydation

Les aciers sont souvent identifiés quant au degré de désoxydation résultant pendant la production d'acier :

1. Aciers tués (Killed Steels)

Ils sont fortement désoxydés, et sont caractérisés par une uniformité élevée de composition et de propriétés. Tous les aciers de forgeage et, en général, tous les aciers contenant plus de 0,25 pour cent de carbone sont tués. La qualité essentielle des aciers tués est la solidité (absence de soufflures et de ségrégation). Lorsque l'acier est suffisamment désoxydé, il n'y a pas d'évolution de gaz et la surface supérieure du lingot se solidifie presque immédiatement. Le symbole K représente l'acier tué.

2. Aciers semi-tués ou Aciers équilibrés

Ces types d'acier peuvent être vus comme intermédiaires entre ceux des aciers tués et des aciers capsulés et ont un degré variable d'uniformité. Les aciers de construction contenant 0,15 à 0,25 pour cent de carbone sont généralement semi-tués. Dans l'acier semi-tué, le but est de produire un métal exempt de soufflures de surface et de pipage. La surface doit avoir une peau saine d'épaisseur considérable. Les tôles et produits structuraux sont normalement faits d'acier semi-tué. Aucun symbole n'est utilisé pour désigner la qualité semi-tuée de l'acier qui comprend 90 pour cent de la production totale d'acier.

3. Aciers capsulés (Rimmed Steels)

Dans le capsulage, l'acier est partiellement désoxydé. Dans l'acier capsulé, le but est de produire une surface propre en teneur en carbone. Une grande variété d'emboutissage profond est faite par le processus de capsulage. Spécialement là où la facilité de formage et la finition de surface sont des considérations majeures. Ces aciers sont donc idéaux pour le laminage. Les tôles et bandes faites de tôles capsulées ont d'excellentes caractéristiques de qualité de surface et de formage à froid. Le symbole R est utilisé pour l'acier capsulé.

Types d'acier basés sur la composition chimique

L'acier est classé en quatre (04) types de base d'acier basés sur sa composition chimique :

1. Acier au carbone
2. Acier inoxydable
3. Acier allié
4. Acier à outils

1. Acier au carbone

L'acier au carbone est un acier avec une teneur en carbone d'environ 0,05 jusqu'à 2,1 pour cent en poids.

L'acier au carbone est l'acier le plus couramment utilisé dans l'industrie, représentant plus de 90 % de la production totale d'acier. Les aciers au carbone sont en outre classés en trois groupes basés sur leur teneur en carbone.

• Acier à bas carbone / Acier doux
• Acier à carbone moyen
• Acier à haut carbone

2. Acier inoxydable

Les aciers inoxydables sont des alliages de fer (Fe) qui contiennent environ 12 % et plus de carbone.

Les aciers inoxydables sont les types d'acier contenant 10,5 pour cent de chrome (minimum). En raison de la formation d'une couche très mince de Cr2O3 sur sa surface, l'acier inoxydable a des propriétés de résistance à la corrosion. Cette couche est également appelée la couche passive. L'augmentation de la quantité de chrome améliorera encore la résistance à la corrosion du matériau. En plus du chrome, le nickel et le molybdène sont ajoutés pour fournir des propriétés désirées (ou améliorées). Le carbone, le silicium et le manganèse sont également présents en quantités variables dans l'acier inoxydable.

Classification des aciers inoxydables

1. Aciers inoxydables ferritiques
2. Aciers inoxydables martensitiques
3. Aciers inoxydables austénitiques
4. Aciers inoxydables duplex
5. Aciers inoxydables à durcissement par précipitation (PH)

1. Acier inoxydable ferritique :- Les aciers ferritiques sont des alliages fer-chrome avec des structures cristallines cubiques centrées sur le corps (BCC). Ce sont généralement magnétiques et ne peuvent pas être durcis par traitement thermique, mais peuvent être renforcés par travail à froid.

2. Acier inoxydable austénitique :- Les aciers austénitiques sont les plus résistants à la corrosion. Ils sont non-magnétiques et ne peuvent pas être chauffés. Les aciers austénitiques, en général, sont très soudables.

3. Acier inoxydable martensitique :- Les aciers inoxydables martensitiques sont extrêmement durs et résistants, mais ils ne sont pas aussi résistants à la corrosion que les deux autres classes. Ces aciers sont usinables, magnétiques et traitables thermiquement.

4. Aciers inoxydables duplex :- L'acier inoxydable duplex a une microstructure à deux phases composée de grains d'acier inoxydable ferritique et austénitique (c.-à-d. Ferrite + Austénite). Les aciers duplex ont environ deux fois la résistance des aciers inoxydables austénitiques ou ferritiques.

5. Aciers inoxydables à durcissement par précipitation (PH) : Grâce au durcissement par précipitation, les aciers inoxydables ont une résistance extrêmement élevée.

3. Acier allié

Dans l'acier allié, des proportions variables d'éléments d'alliage sont utilisées pour obtenir des propriétés désirées (améliorées) telles que la soudabilité, la ductilité, l'usinabilité, la résistance, la trempe et la résistance à la corrosion, entre autres. Les suivants sont quelques-uns des éléments d'alliage les plus courants et leurs effets :

Manganèse – Augmente la résistance et la dureté tout en diminuant la ductilité et la soudabilité.

Silicium est utilisé comme désoxydant dans le processus de fabrication d'acier.

Phosphore augmente la résistance et la dureté de l'acier tout en diminuant la ductilité et la ténacité à l'entaille.

Soufre – Réduit la ductilité, la ténacité à l'entaille et la soudabilité. Trouvé comme inclusions de sulfure.

Cuivre – résistance à la corrosion améliorée

Nickel améliore la trempe et la résistance à l'impact des aciers.

Molybdène – Augmente la trempe et la résistance au fluage des aciers faiblement alliés.

4. Acier à outils

Les aciers à outils ont une teneur en carbone élevée (0,5 pour cent à 1,5 pour cent ). Une teneur en carbone plus élevée résulte en une plus grande dureté et résistance. Ces aciers sont principalement utilisés pour fabriquer des outils et des matrices. L'acier à outils contient des quantités variables de tungstène, de cobalt, de molybdène et de vanadium pour améliorer la résistance à la chaleur et à l'usure, ainsi que la durabilité. Cela rend les aciers à outils idéaux pour une utilisation comme outils de coupe et de perçage.

Constituants de l'acier

L'acier est un alliage fer-carbone. Il peut contenir des quantités traces de silicium, phosphore, soufre et oxygène.

L'acier a une teneur en carbone allant de 0,08 à 1,5 pour cent. En conséquence, il est plus dur que le fer forgé mais moins fragile que la fonte. L'acier a une combinaison distincte de dureté, de flexibilité et de résistance à la traction. Il est plus durable et conserve un tranchant plus aigu que le fer forgé plus tendre. En même temps, il est plus résistant aux chocs et à la tension que la fonte fragile.

Les propriétés de l'acier dépendent principalement de la teneur en carbone et dans une large mesure du silicium, manganèse, soufre et phosphore. Par conséquent, une compréhension de l'effet de chacun des éléments chimiques sur les propriétés de l'acier est nécessaire dans la sélection de l'acier pour des buts précis. Les Constituants de l'Acier sont les suivants :

Carbone

Le carbone augmente la résistance, l'élasticité (déterminée par la limite d'élasticité) et la dureté, et abaisse la ductilité (caractérisée par l'allongement) et la résistance à l'impact. Un fait important est qu'au-dessus de 0,3 pour cent de carbone, l'acier peut être durci par chauffage et trempe dans l'eau ou l'huile.

Silicium

Le silicium dans l'acier fini varie généralement de 0,05 à 0,30 pour cent. Le silicium est mis dans les aciers au carbone pour les empêcher de devenir poreux. Il agit comme un très bon désoxydant et élimine les gaz et les oxydes, prévient les soufflures, et rend ainsi l'acier plus tenace et plus dur.

Manganèse

Le manganèse sert également d'agent désoxydant et purifiant précieux. Le manganèse se combine également avec le soufre et diminue ainsi l'effet nocif de cet élément restant dans l'acier. Lorsqu'il est utilisé dans les aciers au carbone ordinaires, le manganèse rend le métal ductile et de bonnes qualités de cintrage. La teneur en manganèse de l'acier au carbone est généralement inférieure à 1,00 pour cent et varie couramment de 0,30 à 1,00 pour cent.

Soufre

Le soufre se trouve dans l'acier soit comme sulfure de fer, soit comme sulfure de manganèse. Le sulfure de fer, en raison de son point de fusion bas, produit la fragilité à rouge, c'est-à-dire une fragilité accrue à des températures élevées, tandis que le sulfure de manganèse n'affecte pas autant. Par conséquent, le sulfure de manganèse est moins objectionnable dans l'acier que le sulfure de fer. La présence d'une quantité substantielle de soufre (inclusion de soufre) dans l'acier affecte défavorablement d'autres propriétés de l'acier, par exemple, la résistance à la traction, la limite d'élasticité, la limite de fatigue, etc., et diminue sa résistance à la corrosion.

Phosphore

Le phosphore confère la fragilité à froid, c'est-à-dire une fragilité élevée aux températures normales et surtout aux basses températures. Il augmente la résistance à la traction mais en même temps réduit la résistance à l'impact et la ductilité. À une teneur en phosphore légèrement supérieure à 0,2 pour cent, la résistance à l'impact a une valeur nulle. L'effet de fragilisation du phosphore augmente avec une augmentation de la teneur en carbone de l'acier. La somme du carbone et du phosphore ne dépasse généralement pas 0,25 pour cent. Les aciers à outils de la meilleure qualité ne contiennent pas plus de 0,02 pour cent.

La teneur en soufre et phosphore est strictement limitée en raison de leur effet nocif sur la qualité de l'acier.

Que contient l'acier inoxydable ?

Les aciers inoxydables contiennent au moins 10,5 % de chrome, moins de 1,2 % de carbone et d'autres éléments d'alliage. Les aciers inoxydables sont résistants à la corrosion et leurs propriétés mécaniques peuvent être encore améliorées par l'ajout d'autres éléments, tels que le nickel, le molybdène, le titane, le niobium, le manganèse, etc.

Que contient l'acier inoxydable à 10 % ?

Les aciers inoxydables sont les types d'acier contenant 10,5 pour cent de Chrome (Minimum).

L'acier inoxydable contient-il du cuivre ?

Le cuivre est couramment trouvé comme élément résiduel dans l'acier inoxydable. Il est cependant ajouté à quelques alliages pour fournir des qualités de durcissement par précipitation ou pour améliorer la résistance à la corrosion, en particulier dans les conditions d'eau de mer et d'acide sulfurique.

Quel est le type d'acier le plus résistant ?

Le Tungstène a la plus haute résistance à la traction de tout métal pur, avec une résistance à la traction allant jusqu'à 500 000 livres par pouce carré à température ambiante. Il possède la résistance à la traction maximale, même à des températures supérieures à 1 500°C. Le métal tungstène, d'autre part, est fragile, le rendant moins utile sous sa forme pure.

Quel grade d'acier est le meilleur ?

L'acier inoxydable 304 est le type d'acier inoxydable le plus largement utilisé dans le monde en raison de sa résistance à la corrosion supérieure et de sa valeur. Le 304 est capable de résister à la plupart des acides oxydants. En raison de sa durabilité, le 304 est facile à désinfecter, le rendant excellent pour les applications de cuisine et culinaires.

Nous avons essayé de couvrir tous les détails sur les aciers qui incluent les différents types d'acier, les constituants des aciers et certaines questions fréquemment posées comme, ce que contient l'acier inoxydable etc. J'espère que vous avez aimé cet article. Merci de donner votre avis dans les commentaires ci-dessous.