Acier en Général

L’acier, pour quelle utilisation ?

L’acier se décline en de multiples qualités selon les éléments qui le composent. Petit rappel sur les caractéristiques et les qualités attendues de l’acier

Performances mécaniques de l’acier

Les aciers sont élaborés pour résister à des sollicitations mécaniques ou des agressions chimiques ou une combinaison des deux. Pour résister à ces sollicitations et/ou agressions, des éléments chimiques appelés éléments d'additions peuvent être ajoutés.

Ces principaux éléments sont le manganèse (Mn), le chrome (Cr), le nickel (Ni), le molybdène (Mo).

Selon les éléments ajoutés, on obtient des caractéristique chimiques et physiques variables en fonction de l'utilisation pour laquelle le produit final est destiné :

Aperçu de la composition et des propriétés de l’acier La teneur en carbone a une influence considérable (et assez complexe) sur les propriétés de l’acier : en dessous de 0,008 %, l’alliage est plutôt malléable et on parle de "fer" ; au-delà de 2,11 %, les inclusions de carbone sous forme graphite fragilisent la microstructure et on parle de fonte. Entre ces deux valeurs, l’augmentation de la teneur en carbone la tendance à améliorer la résistance mécanique et la dureté de l’alliage ; on parle d’aciers "doux, mi-doux, mi-durs, durs ou extra-durs" (classification traditionnelle).

On modifie également les propriétés des aciers en ajoutant d’autres éléments, principalement métalliques, et on parle d’aciers alliés. De plus, on peut encore améliorer grandement leurs caractéristiques par des traitements thermiques (notamment les trempes) prenant en surface ou à cœur de la matière ; on parle alors d’aciers traités.

Outre ces diverses potentialités, et comparativement aux autres alliages métalliques, l’intérêt majeur des aciers réside d’une part dans le cumul de valeurs élevées dans les propriétés mécaniques fondamentales : résistance aux efforts : module d’élasticité, limite élastique, résistance mécanique ; dureté ; résistance aux chocs (résilience).

D’autre part, leur coût d’élaboration reste relativement modéré, car le minerai de fer est abondant sur terre (environ 5 % de l’écorce) et sa réduction assez simple (par addition de carbone à haute température). Enfin les aciers sont pratiquement entièrement recyclables grâce à la filière ferraille.

On peut néanmoins leur reconnaître quelques inconvénients, notamment leur mauvaise résistance à la corrosion, mais à laquelle on peut remédier, soit par divers traitements de surface (peinture, brunissage, zingage, galvanisation à chaud, etc.), soit par l’addition d’éléments réalisant des nuances dites "inoxydables".

Par ailleurs, les aciers sont difficilement moulables, donc peu recommandés pour les pièces volumineuses de formes complexes (bâtis de machines, par exemple). On leur préfère alors des fontes Enfin, lorsque leur masse volumique est pénalisante (dans le secteur aéronautique par exemple), on se tourne vers des matériaux plus légers (alliages à base d’aluminium , composites, etc.), mais parfois beaucoup plus chers.

De ce fait, les aciers restent privilégiés dans presque tous les domaines d’application technique : équipements publics (rails, signalisation), industrie chimique, pharmaceutique et nucléaire (cuves, réacteurs, tuyauteries), agro-alimentaire (conditionnement et stockage), bâtiment (armatures, charpentes, ferronnerie, quincaillerie), moyens de transport (automobile, aéronautique, ferroviaire, aérospatial), médical (instruments et appareils), composants mécaniques (visserie, ressorts, câbles, roulements, engrenages), outillage de frappe (marteaux, burins, matrices) et de coupe (fraises, forets, porte-plaquette). Les aciers sont aussi très présents dans des produits destinés au grand public (meubles, ustensiles de cuisine, électroménager) : cette liste est loin d’être exhaustive.