L'acier
Définition de l'acier
L‘acier est un alliage métallique constitué principalement de fer et de carbone et peut contenir des traces d’autres éléments ajouté volontairement. Il se distingue des fontes et des ferroalliages par sa teneur en carbone comprise entre 0,02 % et 2 % en masse. C’est essentiellement cette teneur en carbone qui confère à l‘acier ses propriétés. Plus la teneur en carbone d’un acier est importante, plus l’acier est dur.
Son histoire
L’histoire de l’acier remonte à l’Antiquité, les humains ont découvert comment produire l’acier à partir de minerai de fer et de coke (un produit dérivé du charbon). L’acier a été utilisé pour la première fois il y a plus de 4000 ans en Asie pour la fabrication d’armes et d’outils. Pendant la révolution industrielle au 18ème et 19ème siècle, la production d’acier a augmenté d’autant, grâce à des améliorations dans les procédés de production, comme l’utilisation de fours à récupération de chaleur, ce qui a permis de produire l’acier en grande quantité et à moindre coût. Au 20ème siècle, l’acier est devenu un des matériaux les plus utilisés dans l’industrie pour sa résistance, sa flexibilité, sa recyclabilité et sa disponibilité.
Depuis l’Âge du fer, on utilisait les bas fourneaux pour produire des massiots composés de fer et d’acier, qui devaient ensuite être travaillés à la main par les forgerons.
On considère souvent Réaumur comme le fondateur de la sidérurgie scientifique moderne. En effet, il réalisa de très nombreuses expériences afin d’améliorer la fabrication de l’acier et publia les résultats de ses observations en 1712.
L’acier est apparu, avec l’évolution de la métallurgie, vers 1786. Cette année-là, trois savants français, Berthollet, Monge et Vandermonde, caractérisèrent trois types de produits obtenus à partir de la coulée des hauts-fourneaux : le fer, la fonte et l’acier. L’acier était alors obtenu à partir du fer, lui-même produit par affinage de la fonte issue du haut-fourneau. L’acier était plus dur que le fer et moins fragile que la fonte.
Au XIXe siècle sont apparues des méthodes de fabrication avec conversion directe de la fonte, avec les convertisseurs Bessemer en 1856 (Henry Bessemer); le procédé Thomas-Gilchrist de déphosphoration de la fonte en 1877 (Sidney Gilchrist Thomas et Percy Carlyle Gilchrist) et la méthode Siemens-Martin. Ces découvertes, permettant la fabrication en masse d’un acier de « qualité » (pour l’époque), participent à la Révolution industrielle. Enfin, vers la seconde moitié du XIXe siècle, DmitryChernov découvre les transformations polymorphes de l’acier et établit le diagramme binaire fer/carbone, faisant passer la métallurgie de l’état d’artisanat à celui de science. Aujourd’hui, la production d’acier continue d’évoluer avec l’introduction de technologies de pointe telles que la fabrication additive et la production d’acier plus respectueuse de l’environnement.
LES 4 TYPES D’ACIER
Il existe des aciers faiblement alliés, à faible teneur en carbone, et au contraire des aciers contenant beaucoup d’éléments d’alliage (par exemple, un acier inoxydable typique contient 8 % de nickel et 18 % de chrome en masse).
ACIER AU CARBONE
L'acier au carbone représente environ 90 % de toute la production d’acier. Cet acier est soumis à des températures élevées et à des pressions pour éliminer les impuretés et créer une structure cristalline spécifique. Il a un aspect mat et est connu pour être sensible à la corrosion.Dans l’ensemble, on en distingue trois sous-types : acier à faible, moyenne et forte teneur en carbone, avec une faible teneur d’environ 30 % en carbone, moyenne 0,60 % et élevée 1,5 %. L’acier en carbone est connu pour être très résistent c’est pourquoi il est utilisé dans une variété d'applications industrielles, notamment la construction et les infrastructures. Il est également utilisé dans les industries de la construction navale, des chemins de fer et de l'automobile.
ACIER ALLIÉ
L’acier allié est un type d'acier qui contient des éléments ajoutés, tels que le nickel, le cuivre et l’aluminium. pour améliorer ses propriétés mécaniques, électriques ou de résistance à la corrosion. En général, ceux-ci ont tendance à être moins chers, plus résistants à la corrosion et sont préférés pour certaines pièces automobiles, pipelines, coques de navires et projets mécaniques. Il existe de nombreux types d'aciers alliés, chacun ayant des propriétés différentes en fonction des éléments d'alliage ajoutés.
ACIER POUR OUTILS
L'acier pour outils est un type d'acier allié connu pour être dure et des propriété de résistance élevées à l’usure et à la chaleur. Il contient des éléments tels que le tungstène, le vanadium et le cobalt, pour améliorer ses propriétés mécaniques.
ACIER INOXYDABLE
L'acier inoxydable qui contient environ 10-20 % de chrome, principal élément d’alliage. Il existe plus de 100 qualités d’acier inoxydable qui en font un matériau incroyablement polyvalent et personnalisable. L’acier inoxydable à une excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation. Il est facilement modulable en différentes formes, les aciers inoxydables peuvent être utilisés dans les équipements chirurgicaux, domestiques et l’argenterie.
Les atouts et propriétés de l’acier
L’acier a de nombreux avantages en raison de ses propriétés uniques
Résistance élevée : L’acier est très résistant à la traction, à la compression et à la flexion, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications nécessitant une forte résistance mécanique.
Durabilité : L’acier est un matériau très durable qui peut résister aux conditions difficiles, comme les intempéries et les charges lourdes.
Facilité de fabrication : L’acier est facile à produire et à façonner, ce qui en fait un choix populaire pour une variété d’applications industrielles.
Résistance à la corrosion : Certains types d’acier, comme l’acier inoxydable, ont une excellente résistance à la corrosion, ce qui en fait un choix idéal pour les applications exposant à l’eau et à l’air salin.
Recyclabilité : L’acier est un matériau facilement recyclable, ce qui en fait un choix écologique pour de nombreuses applications.
Coût abordable : L’acier est généralement moins cher que d’autres matériaux de construction tels que l’aluminium ou le titane.
Grande disponibilité : L’acier est l’un des matériaux les plus couramment utilisés dans le monde, il est donc facilement disponible et utilisé dans de nombreux types d’applications.
Le travail de l’acier
Il existe plusieurs méthodes pour travailler l’acier, découper, poncer, souder et forer, sont les quatre actions les plus fréquentes. Chacune ayant ses propres avantages et inconvénients. La découpe peut être effectuée à l’aide d’outils tels que des scies à métaux, des lasers ou des jets d’eau, tandis que le pliage peut être accompli à l’aide de presses à pince. Le soudage est une méthode courante pour joindre des pièces d’acier ensemble, tandis que la galvanisation peut être utilisée pour protéger le métal contre la corrosion.
L’acier est un matériau très populaire en raison de sa solidité et de sa durabilité.