Qu’est-ce que l’acier ?
Le terme acier est un terme générique désignant les matériaux principalement composés de fer et utilisés dans tous les secteurs industriels.
Aucun matériau en acier n’est constitué à 100 % de fer, et des composants chimiques tels que le carbone, l’azote et le chrome sont ajoutés à l’acier pour lui donner de la solidité, de la résistance à l’usure et à la température. Les aciers les plus courants sont le SS (acier laminé pour les structures générales), le SN (acier laminé pour les structures de bâtiment) et le SM (acier laminé pour les structures soudées). Le matériau SUS (acier inoxydable), dans lequel au moins 10,5 % de chrome est ajouté au fer, se caractérise par sa grande résistance à la rouille.
Utilisations de l’acier
L’acier est utilisé dans de nombreux produits familiers, tels que les appareils ménagers et les automobiles. Les matériaux en acier répondent à diverses exigences en termes de résistance, de température, de conductivité, de résistance à la corrosion, à l’usure, d’usinabilité, de ténacité, etc. Les matériaux en acier sont fabriqués de manière à répondre à ces exigences grâce à des méthodes de transformation, à la proportion de composants chimiques ajoutés et au traitement thermique.
Lorsqu’il est fabriqué à partir de pierres d’acier par les fabricants de matériaux métalliques, il est formé en barres telles que l’acier en forme de H, l’acier en forme de I et l’acier en forme de C. IL est ensuite vendu en tant que forme de matériau, utilisées par exemple dans la construction des ponts. Il existe également des aciers sous forme tubulaires ou de plaques qui sont utilisés comme tôles en feuilles minces, par exemple dans les parois d’ascenseurs.
Propriétés des matériaux en acier
Les substances chimiques contenues dans l’acier sont composées des cinq éléments suivants :
1. Le carbone (C)
L’ajout de carbone augmente la résistance à la traction et la dureté, ce qui accroît la résistance de l’acier. Il améliore également la trempabilité, mais des ajouts excessifs peuvent entraîner une réduction de la ténacité.
2. Le silicium (Si)
Ajouté comme désoxydant aux métaux, il peut augmenter la limite d’élasticité et la résistance à la traction sans affecter la ténacité ou la capacité d’allongement. Cependant, des ajouts excessifs peuvent conduire à une rupture (fragilisation).
3. Le manganèse (Mn)
Ajouté comme agent de désulfuration, il a pour effet d’augmenter la limite d’élasticité et la résistance à la traction sans nuire à la ténacité en améliorant les propriétés de trempe.
4. Le phosphore (P)
Cette substance est traitée comme une impureté générée lors de l’affinage de l’acier et est responsable de la réduction de la résistance en termes de ténacité et de résistance à la traction. D’autre part, elle a pour effet d’améliorer l’usinabilité, mais sa teneur doit être maintenue aussi faible que possible.
5. Le soufre (S)
Comme le phosphore, le soufre est considéré comme une impureté qui réduit la résistance et la soudabilité, de sorte que sa teneur doit généralement être maintenue aussi faible que possible. En revanche, lorsqu’il est associé au manganèse, il agit comme un briseur de copeaux, brisant les copeaux filiformes dans une mesure raisonnable. Il peut donc être ajouté en quantités appropriées pour améliorer l’usinabilité.
Ces cinq éléments sont collectivement appelés les cinq éléments de l’acier : une teneur trop élevée en l’un d’entre eux a un effet négatif sur la résistance, de sorte que l’équilibre de la teneur est ajusté en fonction de l’endroit où l’acier est utilisé et de l’usage auquel il est destiné, afin d’affiner le bon acier pour le bon matériau. Les propriétés de l’acier varient également en fonction de la façon dont il est traité thermiquement, des ajustements sont donc nécessaires pour prendre en compte les propriétés après traitement thermique.
Types de matériaux en acier
Les trois types de matériaux en acier suivants sont des exemples typiques des caractéristiques des matériaux en acier.
1. Acier laminé de construction générale (acier SS)
Il existe quatre types d’acier : SS330, SS400, SS490 et SS540, les chiffres représentant la limite inférieure de la résistance à la traction. La composition chimique est déterminée par la quantité de C, Mn, P et S. Le SS400 est le plus répandu et le plus utilisé.
2. Acier laminé pour la structure des bâtiments (matériau SN)
Il existe cinq types d’acier : SN400A, B, C et SN490B, C. Il est destiné à être utilisé comme matériau structurel pour le bâtiment et la construction et possède des indicateurs définis pour la résistance sismique et la soudabilité. Afin de garantir la capacité de déformation plastique, le coefficient d’élasticité et la limite supérieure de la limite d’élasticité sont spécifiés.
3. Aciers laminés pour structures soudées (matériaux SM)
Il existe 11 types de matériaux SM avec des compositions chimiques définies de C, Si, Mn, P et S. Les matériaux SM sont appelés “Killed Steel” (ou “Semi-Killed Steel”) et se caractérisent par une teneur en oxygène inférieure à celle des matériaux SS.