Qu’est-ce que l’acier allié ?
Les aciers alliés sont des alliages obtenus en ajoutant d’autres éléments au fer, dont les propriétés physiques et chimiques varient en fonction de leur composition. En général, les aciers alliés contiennent des éléments tels que le carbone, le chrome, le nickel, le molybdène, le manganèse et le vanadium. Ils se combinent au fer pour améliorer la solidité, la résistance à la corrosion, la résistance à l’usure, la durabilité et les propriétés de coupe de l’acier.
Les aciers alliés peuvent être produits de différentes manières. Ils sont généralement formés en mélangeant le fer et les éléments à ajouter à des températures élevées, puis en les refroidissant. Un post-traitement, tel qu’un traitement thermique ou un usinage, peut également être nécessaire.
Utilisations des aciers alliés
1. Aéronefs
Les aciers alliés tels que les aciers inoxydables et les alliages de titane sont utilisés parce qu’une grande solidité et une grande résistance à la corrosion sont requises. Il s’agit par exemple de pièces de moteurs à réaction et de trains d’atterrissage.
2. Automobiles
L’acier à haute résistance, ou acier à haute limite d’élasticité, est utilisé en particulier en raison de ses exigences en matière de résistance et de dureté. Les exemples incluent les châssis et les panneaux de carrosserie.
3. Construction
L’acier résistant aux tremblements de terre est particulièrement utilisé en raison des exigences de résistance et de durabilité. Exemple : les immeubles très hauts et les ponts.
4. Énergie
Comme ils doivent fonctionner dans des environnements à haute température et à haute pression, l’on emploie des aciers alliés à haute résistance à la chaleur et à la pression. Les centrales nucléaires et thermiques en sont des exemples.
5. Équipements médicaux
Les aciers alliés tels que l’acier inoxydable et les alliages de titane sont utilisés. Les exemples incluent les articulations artificielles et les implants dentaires.
Les implants sont un type de dispositif médical implanté à l’intérieur du corps. Les implants sont constitués de matériaux artificiels. Généralement, les implants sont implantés dans des zones telles que les os, les articulations, les dents ou les oreilles afin de réparer ou de remplacer la zone affectée.
6. Outils
L’on utilise des aciers alliés tels que l’acier rapide et l’acier au molybdène, car ils doivent être résistants à l’usure et à la chaleur. Il s’agit par exemple de forets et d’outils de coupe.
L’acier rapide (HSS) est un type d’acier à haute performance fabriqué en ajoutant au fer des éléments d’alliage tels que le chrome, le molybdène et le vanadium ; l’acier rapide est largement utilisé dans les outils de coupe et les machines-outils parce qu’il résiste à des températures élevées et peut être coupé et usiné à grande vitesse.
Propriétés des aciers alliés
1. Haute résistance
Les aciers alliés sont plus résistants que le fer pur et peuvent donc supporter des charges et des impacts plus importants. Ils sont donc utilisés dans des structures telles que les ponts, les immeubles de grande hauteur et les avions, ainsi que dans les châssis et les pièces de moteur et d’outillage des automobiles.
2. Dureté élevée
Les aciers alliés ont une dureté et une résistance à l’usure élevées. Ils sont donc utilisés dans les composants soumis à de fortes charges, tels que les outils, les pièces de machines et les engrenages.
3. Haute résistance à l’usure
Les aciers alliés ont une résistance élevée à l’usure, ce qui empêche l’abrasion due au meulage et à l’usure. Ils sont donc utilisés dans les composants à forte charge tels que les outils, les pièces de machines, les engrenages et les roulements.
4. Haute résistance à l’oxydation
Les aciers alliés présentent une résistance élevée à l’oxydation grâce aux éléments d’alliage ajoutés. Les aciers alliés tels que les aciers inoxydables sont donc utilisés dans des produits tels que les équipements de transformation des aliments et les instruments médicaux.
5. Haute résistance à la chaleur
Les aciers alliés présentent une résistance élevée à la chaleur grâce aux éléments d’alliage ajoutés. Ils sont donc utilisés dans les composants utilisés dans des environnements à haute température et dans les centrales nucléaires.
6. Haute résistance à la corrosion
La résistance élevée à la corrosion des aciers alliés est due aux éléments d’alliage ajoutés à l’acier. Cela évite la formation d’oxydes et de produits de corrosion et protège la surface. Leur haute résistance à la corrosion est utilisée dans les usines chimiques.
Types d’aciers alliés
Il existe de nombreux types d’aciers alliés, en voici les principaux :
1. Acier au carbone
Acier dans lequel le carbone est le principal élément allié et qui est composé uniquement de fer et de carbone. Il est largement utilisé en raison de sa résistance élevée et de son faible coût de production.
2. Acier inoxydable
Acier auquel l’on ajoute du chrome comme principal élément allié, ce qui lui confère une excellente résistance à la corrosion. Il convient à des secteurs tels que l’industrie alimentaire et les équipements médicaux.
3. Acier pour outils
Acier auquel l’on a ajouté des éléments d’alliage tels que le carbone, le chrome et le vanadium, caractérisé par une grande dureté et une grande durabilité. Largement utilisé dans les outils de coupe, les moules et les machines-outils.
4. Acier au nickel
Acier auquel l’on ajoute du nickel comme principal élément allié, caractérisé par une grande solidité et une grande résistance à la chaleur. Il est utilisé dans des environnements à haute température tels que les avions et les centrales nucléaires.
5. Acier au chrome-molybdène
Acier auquel l’on ajoute du chrome et du molybdène comme principaux éléments d’alliage, caractérisé par une résistance et une durabilité élevées. Il est utilisé pour les composants structurels des automobiles, des véhicules ferroviaires et des navires, ainsi que pour les équipements hydrauliques.
6. Acier au manganèse
Acier allié à du manganèse comme principal élément d’alliage, caractérisé par une grande résistance à l’usure. Il est utilisé pour les rails de chemin de fer, l’acier de construction et les pièces de machines.
7. Acier à l’aluminium
Acier auquel l’on ajoute de l’aluminium comme principal élément d’alliage : il est léger et présente une excellente résistance à la corrosion et une bonne usinabilité. Il est utilisé pour les pièces automobiles, les pièces aéronautiques, les matériaux de construction, etc.
Autres informations sur les aciers alliés
1. Coûts de fabrication élevés
Les aciers alliés sont plus chers à fabriquer que le fer pur. Ils nécessitent en effet des processus de fabrication plus complexes et l’ajout d’éléments hautement purifiés.
2. Difficulté de mise en œuvre
Les aciers alliés sont durs et difficiles à usiner, ce qui nécessite une technologie et un équipement de pointe pour la production et l’usinage. En outre, la durée de vie des outils de coupe est réduite, ce qui peut nécessiter un entretien et un remplacement fréquents.
3. Difficile à souder
Les aciers alliés peuvent poser des problèmes lors de la fabrication et de la réparation des composants : il est difficile de souder ensemble différents types d’aciers alliés.