La civilisation moderne et l'urbanisation dépendent largement de l'acier. L'application généralisée de l'acier et son abondance dans la nature lui ont donné un avantage sur les autres matériaux. Selon les processus et les demandes, l'acier au carbone représente une part considérable de tout l'acier fabriqué aujourd'hui. L'application de l'acier au carbone est visible partout dans notre vie quotidienne. Et il est constamment modifié pour être utilisé dans des applications sophistiquées sous peu.
Qu'est-ce que l'acier au carbone ?
L'acier au carbone contient entre 0,05 et 2,101 TP9T de carbone en poids. L'American Iron and Steel Institute (AISI) définit l'acier au carbone comme suit :
- Il n'y a pas de teneur minimale indiquée en chrome, cobalt, molybdène, nickel, niobium, titane, tungstène, vanadium, zirconium, ou nécessaire à l'ajout de tout autre élément pour obtenir l'effet d'alliage souhaité.
- Le minimum de cuivre indiqué ne peut pas dépasser 0,40%.
- Ou la teneur maximale indiquée pour l'un des éléments énumérés ci-dessous ne dépasse pas les pourcentages fournis : le manganèse est 1,65%, le silicium est 0,60% et le cuivre est 0,60%.
Les aciers au carbone sont constitués principalement de fer et de carbone et ne nécessitent pratiquement aucun composant d'alliage. La teneur en carbone peut varier et il existe quelques éléments d'alliage acceptables, mais ces aciers sont simples.
L'acier au carbone peut également désigner des aciers qui ne sont pas inoxydables; dans ce contexte, l'acier au carbone peut comprendre les aciers alliés. Contrairement aux aciers au carbone, les aciers faiblement alliés peuvent être constitués de petites quantités d'une large gamme d'éléments d'alliage, ce qui leur permet d'être adaptés en fonction d'un plus grand nombre d'utilisations.
L'acier peut devenir plus dur et plus robuste par traitement thermique à mesure que sa teneur en carbone augmente, mais il devient également moins ductile. Une teneur en carbone plus élevée diminue la soudabilité quel que soit le traitement thermique. Une teneur en carbone plus élevée dans les aciers au carbone réduit le point de fusion.
Types et propriétés de l'acier au carbone
Acier au carbone L'acier au carbone est classé en trois types en fonction de sa teneur en carbone : l'acier à faible teneur en carbone (également appelé acier doux), l'acier à teneur moyenne en carbone et l'acier à haute teneur en carbone. Voici une comparaison de leur teneur en carbone, de leur microstructure et de leurs propriétés :
| Taper | Teneur en carbone (%) | Microstructure | Propriétés | Exemples |
|---|---|---|---|---|
| Acier à faible teneur en carbone | 0,05 – 0,25 | Ferrite, perlite | Dureté et coût réduits. Haute ductilité, ténacité, usinabilité et soudabilité | AISI 304, ASTM A815, AISI 316L |
| Acier à moyenne teneur en carbone | 0,30 – 0,50 | Martensite | Faible trempabilité, résistance moyenne, ductilité et ténacité | AISI 409, ASTM A29, SCM435 |
| Acier à haute teneur en carbone | 0,60 – 1,00 | Perlite | Dureté élevée, résistance, faible ductilité | AISI 440C, EN 10088-3 |
Acier à faible teneur en carbone
L'acier à faible teneur en carbone, communément appelé acier doux, est de loin le type d'acier le plus courant. En raison de son faible coût et de ses propriétés matérielles, l'acier à faible teneur en carbone convient à une large gamme d'applications. L'acier à faible teneur en carbone contient environ 0,05 à 0,251 TP9T de carbone, ce qui le rend malléable et ductile. L'acier doux a une faible résistance à la traction, mais il est peu coûteux et simple à former; la carburation peut augmenter la dureté de surface.
Les aciers à haute résistance faiblement alliés (HSLA) sont également classés dans la catégorie des aciers à faible teneur en carbone, avec d'autres ingrédients comme le cuivre, le nickel, le vanadium et le molybdène. Ensemble, ils peuvent représenter jusqu'à 10% de la composition de l'acier. Comme leur nom l'indique, les aciers à haute résistance faiblement alliés ont des résistances plus élevées en raison du traitement thermique. Ils conservent également leur ductilité, ce qui leur permet d'être facilement formés et usinés. L'HSLA est plus résistant à la corrosion que l'acier ordinaire à faible teneur en carbone.
Acier à moyenne teneur en carbone
L'acier à moyenne teneur en carbone contient du carbone 0,30 - 0,50% et du manganèse 0,60 - 1,65%. Les propriétés mécaniques de cet acier peuvent être améliorées par un traitement thermique d'austénitisation suivi d'une trempe et d'un revenu leur conférant une microstructure martensitique.
Le traitement thermique n'est possible que sur des portions extrêmement fines. Cependant, l'acier peut ajouter des éléments d'alliage supplémentaires tels que le chrome, le molybdène et le nickel pour augmenter sa capacité à être traité thermiquement et donc durci.
Les aciers trempés à moyenne teneur en carbone ont une plus grande résistance que les aciers à faible teneur en carbone, mais au sacrifice de la ductilité et de la ténacité. Cet acier est principalement utilisé dans la fabrication de composants de machines tels que des arbres, des essieux, des engrenages, des vilebrequins, des accouplements et des pièces forgées. Pourtant, il peut également être utilisé dans les rails et les roues de chemin de fer.
Acier à haute teneur en carbone
L'acier à haute teneur en carbone contient 0,60 à 1,001 TP9T de carbone et 0,30 à 0,901 TP9T de manganèse. Il possède la plus grande dureté et ténacité de l'acier au carbone, mais le moins de ductilité. Parce qu'ils sont presque toujours trempés et revenus, les aciers à haute teneur en carbone sont extrêmement résistants à l'usure. Les aciers à haute teneur en carbone peuvent être utilisés dans les ressorts, les câbles, les marteaux, les tournevis et les clés.
Les aciers à outils et les aciers à matrice sont des aciers à haute teneur en carbone contenant des éléments d'alliage supplémentaires tels que le chrome, le vanadium, le molybdène et le tungstène. L'incorporation de ces éléments leads à un acier particulièrement résistant à l'usure, qui est une conséquence de la production de composés de carbure comme le carbure de tungstène (WC).
Propriétés et applications des nuances d'acier au carbone courantes
L'acier au carbone se présente sous diverses formes et peut être utilisé dans de nombreuses industries et secteurs. Les aciers à faible teneur en carbone sont fréquemment utilisés dans les composants de la carrosserie des véhicules, les formes structurelles (poutres en I, profilés en U et cornières), les pipelines, les composants de construction et de pont et les boîtes de conserve. Les aciers à moyenne teneur en carbone sont fréquemment utilisés pour les voies ferrées, les roues de train, les vilebrequins, les engrenages et les pièces de machines nécessitant cette combinaison de qualités en raison de leur résistance élevée, de leur résistance à l'usure et de leur ténacité. Les aciers à haute teneur en carbone sont utilisés dans les outils de coupe, les ressorts, les fils à haute résistance et les matrices en raison de leur résistance à l'usure et de leur dureté élevées.
Les aciers à faible teneur en carbone, à teneur moyenne en carbone et à haute teneur en carbone correspondent à certaines nuances courantes. Le tableau suivant compare plusieurs exemples, qualités et applications de nuances d'acier au carbone.
| Taper | Nom AISI/ASTM | Teneur en carbone (%) | Résistance à la traction (MPa) | Limite d'élasticité (MPa) | Ductilité (allongement % en 50 mm) | Applications |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Faible | 1010 | 0.1 | 325 | 180 | 28 | Panneaux automobiles, clous, fils |
| Faible | 1020 | 0.2 | 380 | 205 | 25 | Tuyaux, acier de construction, tôle d'acier |
| Faible | A36 | 0.29 | 400 | 220 | 23 | De construction |
| Faible | A516 Grade 70 | 0.31 | 485 | 260 | 21 | Récipients sous pression à basse température |
| Moyen | 1030 | 0,27 – 0,34 | 460 | 325 | 12 | Pièces de machines, engrenages, changements de vitesse, essieux, boulons |
| Moyen | 1040 | 0,37 – 0,44 | 620 | 415 | 25 | Vilebrequins, accouplements, pièces frappées à froid. |
| Haut | 1080 | 0,75 – 0,88 | 924 | 440 | 12 | Fil de musique |
| Haut | 1095 | 0,90 – 1,04 | 665 | 380 | 10 | Ressorts, outils de coupe |
Produits typiques en acier au carbone
La teneur en carbone peut avoir un impact significatif sur les caractéristiques mécaniques d'un acier au carbone, entraînant une large gamme de fragilité et de malléabilité. Cependant, ils partagent des caractéristiques de dureté extraordinaires, ce qui rend l'acier au carbone adapté aux applications structurelles, automobiles et domestiques. Quatre des produits en acier au carbone les plus largement utilisés sont décrits ci-dessous.
Aciers de structure de construction
Les aciers avec des teneurs en carbone intermédiaires à élevées et des niveaux élevés d'autres éléments d'alliage présentent une excellente formabilité et une intégrité structurelle, ce qui leur permet d'être façonnés dans une large gamme de profilés et de sections en acier. Ceux-ci peuvent être traités et testés selon une variété de spécifications pour des exigences de construction rigoureuses et se retrouvent souvent dans une variété d'applications d'ingénierie à travers le monde.
Masteel fournit des aciers au carbone de construction dans diverses spécifications, y compris S355, qui a une limite d'élasticité minimale de 355 N/mm²m.
Puits pétrochimiques
L'acier au carbone résistant au HIC (fissuration induite par l'hydrogène) est un acier à très faible teneur en carbone qui est couramment utilisé dans l'industrie pétrolière et gazière pour le service acide. Les composants en acier en contact quasi constant avec le sulfure d'hydrogène peuvent développer une fragilisation par l'hydrogène et une fissuration associée au fil du temps. Il s'agit d'un signe coûteux, long et parfois dangereux de service acide qui peut être évité en utilisant de l'acier au carbone résistant aux HIC. L'acier au carbone résistant au HIC est désulfuré et déphosphoré pour éliminer les oligo-éléments indésirables et fournir un acier homogène merveilleusement pur avec une teneur en carbone inférieure à 0,21 TP9T.
Masteel propose une variété de nuances d'acier résistantes au HIC, notamment MASTERHIC 5, MASTERHIC 10 et MASTERHIC 15.
Construction navale
Les tôles laminées à plat d'acier à faible teneur en carbone et d'acier doux à haute formabilité sont utilisées dans la production de plusieurs constructions légères et à haute dureté. Les installations de pont sur des navires de différentes tailles utilisent généralement de l'acier au carbone pour compléter le placage de coque plus lourd et résistant à la corrosion, qui contient généralement une plus grande concentration de manganèse.
Des aciers de différentes qualités sont utilisés dans la construction des superstructures de navires, avec des aciers à faible et doux carbone serving comme base pour un revêtement en acier plus dur. Ceux avec des concentrations de manganèse aussi élevées que 1.65% sont couramment produits en plaques d'acier et traités en surface pour résister à une variété de substances corrosives. Ces produits sont couramment utilisés pour construire les coques et les superstructures des porte-conteneurs et des paquebots.
Masteel fournit une variété de nuances d'acier au carbone pour la construction navale, notamment AH36, DH36 et EH36.
Tuyauteries et récipients sous pression
Les industries du gaz et de la pétrochimie comptent parmi les user les plus importantes de matériaux bruts en acier au carbone, produisant des millions de kilomètres de tuyauteries et de récipients sous pression en acier au carbone. L'acier à faible teneur en carbone est une option intrigante pour ces utilisations en raison de sa grande soudabilité pour le façonnage en formes complexes et arrondies et de ses capacités de cémentation.
La cémentation, également connue sous le nom de carburation, est un processus de traitement qui favorise la migration du carbone vers l'extérieur de l'acier. La carburation protège le noyau interne solide et ductile tout en formant une croûte de haute dureté sur l'extérieur du récipient ou du tuyau pour se défendre contre divers facteurs d'altération.
Masteel fournit de nombreuses nuances d'acier pour appareils à pression qui sont certifiées ASME SA285 et plusieurs normes étrangères.
Avantages et inconvénients de l'acier au carbone
L'acier au carbone représente la grande majorité des types d'acier produits et accessibles sur le marché mondial aujourd'hui. Comme toutes les autres formes d'acier, l'acier au carbone présente des propriétés, des avantages et des inconvénients uniques.
Avantages de l'acier au carbone
- Solide et très durable
- Résistance supérieure
- Propriétés anticorrosion
- Résistant aux hautes et basses températures
- Il existe dans une grande variété de types
- Durable et raisonnablement peu coûteux sur la durée de sa durée de vie
- Respectueux de l'environnement et recyclable
- Peu d'entretien et facile à nettoyer
- Il peut être appliqué sur une finition particulière si une apparence esthétique attrayante est souhaitée et ne ternit pas facilement
L'acier au carbone présente plusieurs avantages par rapport à l'acier traditionnel, dont l'un est une plus grande résistance. L'utilisation du carbone rend le fer - ou l'acier - plus résistant en se déplaçant sur son réseau cristallin. Bien que l'acier au carbone puisse encore subir des contraintes et se fissurer sous pression, il est moins susceptible de le faire que d'autres formes d'acier. Par conséquent, l'acier au carbone est avantageux dans les situations nécessitant de la résistance. Il y a plusieurs siècles, les forgerons japonais, par exemple, fabriquaient des épées en utilisant de l'acier à haute teneur en carbone connu sous le nom d'acier tamahagane. L'acier au carbone est maintenant utilisé pour tout créer, des matériaux de construction aux outils et aux composants automobiles.
Inconvénients de l'acier au carbone
- Plus sujet à la rouille et à la corrosion que les autres types d'acier
- Difficile à plier et à mouler en diverses formes
- Coût élevé, surtout à la dépense initiale
- Il peut être difficile de travailler avec, surtout sans les machines et les méthodes les plus avancées.
- Cela peut souvent entraîner des déchets coûteux et des reprises
Il y a certains inconvénients à utiliser de l'acier au carbone au lieu de l'acier standard. L'acier au carbone est difficile à travailler car il est si robuste qu'il est difficile de le plier et de le mouler en diverses formes, ce qui limite son applicabilité dans certaines applications. L'acier au carbone est également plus sujet à la rouille et à la corrosion que les autres types d'acier. Les fabricants ajoutent du chrome à l'acier pour le rendre "inoxydable" - généralement 10% à 12%. Le chrome agit comme un revêtement protecteur sur l'acier, le protégeant de l'humidité qui, autrement, provoquerait la rouille. D'autre part, l'acier au carbone manque de chrome et peut rouiller s'il est exposé à l'humidité pendant une période prolongée.
Acier au carbone vs acier inoxydable : quelles sont leurs différences ?
Bien que le terme « acier » désigne toute une famille d'alliages métalliques avec des centaines de nuances spécifiques à l'application, la plupart des gens pensent à l'acier en deux catégories principales : l'acier au carbone et l'acier inoxydable. Ci-dessous, nous comparerons l'acier au carbone et l'acier inoxydable sous plusieurs aspects.
Acier au carbone vs acier inoxydable : teneur en alliage
L'acier au carbone et l'acier inoxydable partagent les mêmes constituants de fer et de carbone. L'acier au carbone contient moins de 10,51 TP9T d'alliage, tandis que l'acier inoxydable doit contenir au moins 10,51 TP9T de chrome. Cette distinction fondamentale confère à l'acier au carbone et à l'acier inoxydable leurs propriétés physiques uniques.
Acier au carbone vs acier inoxydable : rouille (résistance à la corrosion)
La principale distinction entre l'acier inoxydable et l'acier au carbone est leur résistance à la corrosion. L'acier inoxydable est conçu pour résister à la rouille et à la corrosion. L'acier inoxydable a une résistance à la corrosion plus élevée que l'acier au carbone. Dans l'acier inoxydable, une grande quantité de chrome est ajoutée pour former un revêtement d'oxyde de chrome qui empêche la corrosion. D'autre part, l'acier au carbone manque de suffisamment de chrome pour former un tel revêtement et est donc sensible à la corrosion et à la rouille.
Acier au carbone vs acier inoxydable : propriétés physiques
L'acier au carbone et l'acier inoxydable ont des propriétés physiques différentes. Les paramètres sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
| Paramètre physique | Acier Carbone | Acier inoxydable |
|---|---|---|
| Densité moyenne | La densité moyenne de l'acier au carbone est de 7850 kg/m3 | La densité moyenne de l'acier inoxydable est de 8000 kg/m3. L'acier inoxydable est donc légèrement plus lourd que l'acier au carbone |
| Coefficient de dilatation thermique linéaire | Le coefficient de dilatation thermique de l'acier au carbone est généralement inférieur à celui de l'acier inoxydable et varie dans la plage de (10,8 – 12,5) X 10-6 m/(m °C) | Le coefficient de dilatation de l'acier inoxydable est comparativement supérieur à celui de l'acier au carbone. Selon la pente, le coefficient varie dans la plage de (10-17,3) X10-6 m/(m °C). Ainsi, la croissance thermique de l'acier inoxydable est supérieure à celle de l'acier au carbone. |
| Point de fusion | Le point de fusion de l'acier au carbone est supérieur à celui de l'acier inoxydable. Typiquement, l'acier à faible teneur en carbone a un point de fusion de 1410°C. Le point de fusion de l'acier à haute teneur en carbone se situe entre 1425 et 1540°C. | Le point de fusion de l'acier inoxydable varie entre 1375 et 1530 °C. |
Acier au carbone vs acier inoxydable : propriétés mécaniques
Ductilité: Les nuances d'acier inoxydable austénitique ont plus de ductilité que les nuances d'acier au carbone. Les nuances d'acier inoxydable martensitique, en revanche, sont des nuances d'acier inoxydable fragiles qui peuvent être plus fragiles que l'acier au carbone.
Force mécanique: En raison de sa faible teneur en carbone, l'acier inoxydable est souvent plus mou et moins résistant. Le tableau suivant compare les caractéristiques mécaniques de l'acier au carbone à celles de l'acier inoxydable :
| Propriétés mécaniques | Acier Carbone | Acier inoxydable |
|---|---|---|
| Limite d'élasticité | Acier bas carbone : 180 à 260 MPa ; Acier à haute teneur en carbone : 325 à 440 Mpa. | Acier ferritique : 280 MPa ; Acier austénitique : 230 MPA ; Acier martensitique : 480 MPA |
| Résistance à la traction | Acier bas carbone : 325 à 485 MPa ; Acier à haute teneur en carbone : 460 à 924 Mpa. | Acier ferritique : 450 MPa ; Acier austénitique : 540 MPA ; Acier martensitique : 660 MPA |
| Module d'élasticité | 2100000 MPa | 1900000 MPa |
| Module de cisaillement | 81000 MPa | 740000 MPa |
| Coefficient de Poisson | 0.3 | 0.27 |
Acier au carbone vs acier inoxydable : usinabilité et soudabilité
L'acier au carbone est facilement usiné et possède des capacités de soudage élevées. L'acier inoxydable, en revanche, nécessite des techniques de soudage et d'usinage spécialisées. L'acier inoxydable est plus dur que l'acier au carbone pour les machines-outils.
Acier au carbone contre acier inoxydable : capacités de température
L'acier inoxydable est capable de contenir des fluides à des températures supérieures à 426°C. En revanche, la graphitisation commence vers 426°C pour l'acier au carbone. L'acier inoxydable est réputé pour sa résistance supérieure à la chaleur.
L'acier au carbone ordinaire ne doit pas être utilisé à des températures inférieures à -46 °C. En dessous de -46°C, un matériau LTCS unique est utilisé. D'autre part, l'acier inoxydable peut être utilisé à des températures considérablement plus basses.
Acier au carbone vs acier inoxydable : apparence
En termes d'attrait esthétique, l'acier inoxydable est de loin supérieur à l'acier au carbone. L'acier inoxydable semble excellent tel quel. Cependant, les surfaces en acier au carbone doivent être peintes pour éviter la rouille.
Acier au carbone vs acier inoxydable : coût
L'une des considérations les plus importantes pour les produits en acier au carbone et en acier inoxydable est leur coût. L'acier inoxydable est souvent plus cher que l'acier au carbone. Cependant, les prix varient selon les qualités du matériau. Le coût de l'acier inoxydable augmente en raison d'additifs d'alliage particuliers tels que le chrome, le nickel, etc., ainsi que des processus de production impliqués.
Acier au carbone contre acier inoxydable : application
L'acier au carbone et l'acier inoxydable présentent tous deux des avantages et des inconvénients en termes d'application, de caractéristiques et de coût. Par conséquent, le choix entre l'acier inoxydable et l'acier au carbone doit toujours être fait en fonction de l'application. Supposons que le coût ne soit pas un problème et que l'application exige une température élevée (ou une température cryogénique) ainsi qu'une résistance à la corrosion. Dans ce cas, l'acier inoxydable est toujours le meilleur choix. D'autre part, l'acier au carbone est adéquat pour des conditions régulières et non corrosives.
Acier au carbone vs acier inoxydable : autres différences
L'acier au carbone et l'acier inoxydable diffèrent également par d'autres aspects, tels que la conductivité thermique, la résistance à l'usure, le traitement thermique, etc. Ils sont comparés comme suit :
| Acier inoxydable | Acier Carbone |
|---|---|
| La conductivité thermique est relativement plus faible. | Conductivité thermique plus élevée. |
| Excellente résistance à l'usure. | Mauvaise résistance à l'usure. |
| Le traitement thermique de l'acier inoxydable est difficile. | L'acier au carbone peut facilement subir un traitement thermique. |
| L'acier inoxydable est facilement nettoyable. | La nettoyabilité de l'acier au carbone est inférieure à celle de l'acier inoxydable. |
Comparé à l'acier à faible teneur en carbone, l'acier inoxydable améliore considérablement la résistance, la dureté et, surtout, la résistance à la corrosion. L'acier à haute teneur en carbone rivalise et dépasse parfois l'acier inoxydable en termes de résistance. Pourtant, il s'agit principalement d'un matériau de production de niche dans le secteur manufacturier. Contrairement à l'acier au carbone, l'acier inoxydable peut vivre et prospérer dans des situations corrosives ou humides sans s'oxyder. Cependant, l'acier au carbone est nettement moins cher que l'acier inoxydable et convient mieux aux principaux composants structurels tels que les tubes, les poutres et les tôles d'acier laminées.
Conclusion
L'acier au carbone allie la malléabilité du fer à la grande résistance du carbone. L'acier au carbone peut être traité thermiquement dans un état formable permettant la fabrication de formes et de plaques souhaitées. Le traitement thermique conserve sa ténacité et sa résistance à la traction élevées pendant tous les processus de traitement thermique, cependant, sa couche de surface est vulnérable aux facteurs corrosifs tels que les intempéries et l'oxydation.
L'altération et la corrosion peuvent être évitées en utilisant des techniques de carburation qui favorisent la migration du carbone vers l'extérieur du composant en acier au carbone, ce qui durcit l'extérieur de l'acier au carbone. La répartition du carbone dans l'acier sera tordue, avec une densité de carbone améliorée à l'extérieur et un noyau plus dur et plus dense en fer à l'intérieur. La carburation fournit un mélange unique de peau résistante à l'usure et un noyau robuste à l'acier au carbone.
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FAQ
L'acier à haute teneur en carbone, souvent appelé "acier à outils au carbone", est l'acier au carbone le plus solide disponible, mais c'est aussi le plus rigide. L'acier à haute teneur en carbone contient plus de carbone que les deux autres types (entre 0,60 et 1,00%), mais il peut également prendre des alliages pour faire varier ses propriétés.
Parce que l'acier au carbone est un alliage durci par la teneur en carbone, l'utilisation de l'acier est déterminée par la quantité de carbone qu'il contient. L'acier à faible teneur en carbone peut être utilisé pour le fer forgé ou la clôture. L'acier à moyenne teneur en carbone est largement utilisé dans les projets de construction tels que les ponts et les bâtiments. En revanche, l'acier à haute teneur en carbone est utilisé pour les bobines et les fils d'acier. Cet acier convient aux outils de coupe, aux scies, aux perceuses, aux couteaux et à d'autres équipements qui nécessitent un tranchant robuste en raison de sa résistance et de sa durabilité.
L'application et le coût le déterminent. Concernant les applications en milieu corrosif, l'acier inoxydable surpasse l'acier au carbone. L'acier inoxydable est utilisé dans les applications à haute et très basse température. L'acier au carbone ordinaire ne convient pas aux applications impliquant des températures supérieures à 427°C ou inférieures à -29°C. Cependant, l'acier au carbone est préférable pour la plupart des applications car il a une plus grande résistance que l'acier inoxydable.
Tableaux comparatifs rapides
| Taper | Teneur en carbone | Dureté | Ductilité | Soudabilité | Usinabilité |
|---|---|---|---|---|---|
| Acier à faible teneur en carbone (doux) | 0.05–0.25% | Faible | Haut | Excellent | Bien |
| Acier à teneur moyenne en carbone | 0.30–0.50% | Moyen | Moyen | Équitable | Équitable |
| Acier à haute teneur en carbone | 0.60–1.00% | Haut | Faible | Pauvre | Difficile |
| Niveau | Taper | Teneur en carbone | Caractéristiques principales | Applications typiques |
|---|---|---|---|---|
| 1018 | À faibles émissions de carbone | 0.18% | Bonne soudabilité, bonne usinabilité, cémentation | Arbres, pignons, tiges |
| 1020 | À faibles émissions de carbone | 0.20% | Grande ductilité, bonne soudabilité | Plaques de structure, tubes |
| 1045 | À teneur moyenne en carbone | 0.45% | Bonne résistance mécanique, bonne usinabilité, apte au traitement thermique | Engrenages, arbres, goujons |
| 12L14 | À faibles émissions de carbone | 0.14% | Nuance à usinage facile (contient du lead) | Pièces usinées en grande série |
| 1095 | À haute teneur en carbone | 0.95% | Dureté très élevée, trempe à ressort | Ressorts, outils de coupe, couteaux |
| Avantage | Détails |
|---|---|
| Haute résistance | L'ajout de carbone renforce le réseau cristallin du fer |
| Durabilité | Longue durée de vie (service) dans des environnements adaptés |
| Polyvalence | Disponible dans une large gamme de types et de qualités |
| Rentable | Généralement moins chers que les aciers alliés ou inoxydables |
| Recyclable | Respectueux de l'environnement, entièrement recyclable |
| Peu d'entretien | Facile à nettoyer et à entretenir grâce à des revêtements adaptés |
| Traitable thermiquement | Les propriétés mécaniques peuvent être adaptées grâce à un traitement thermique. |
| Bonne usinabilité | Les qualités basses et moyennes s'usinent facilement |
| Inconvénient | Détails |
|---|---|
| Sensibilité à la corrosion | Ne contient pas de chrome ; rouille au contact de l'humidité |
| Limites de formabilité | Les nuances à haute teneur en carbone sont difficiles à plier et à façonner |
| Coût initial | Les nuances à haute teneur en carbone et les nuances spécialisées peuvent être coûteuses |
| Difficulté de travail | Les matériaux durs nécessitent des machines et des outils de pointe |
| Potentiel de gaspillage | Un usinage difficile peut entraîner des retouches coûteuses. |
| Facteur | Acier Carbone | Acier inoxydable |
|---|---|---|
| Teneur en alliage | <10,51 Éléments d'alliage TP8T | ≥ 10,51 TP8T de chrome au minimum |
| Résistance à la corrosion | Faible (nécessite des revêtements) | Élevé (couche d'oxyde de chrome) |
| Force | Plus élevées (en particulier les nuances à forte teneur en carbone) | Généralement plus faibles en raison d'une teneur en carbone plus faible |
| Ductilité | Varie en fonction de la teneur en carbone | Les nuances austénitiques sont plus ductiles |
| Usinabilité | Bon (notes faibles/moyennes) | Plus difficile, plus exigeant pour les outils |
| Soudabilité | Bon (qualités à faible teneur en carbone) | Nécessite des techniques spécialisées |
| Limite de température | ~426 °C avant la graphitisation | > résistant à 426 °C |
| Limite cryogénique | -46 °C (qualités standard) | Beaucoup plus faible (nuances austénitiques) |
| Apparence | Nécessite une peinture pour des raisons esthétiques | Esthétique tel quel, aucun revêtement nécessaire |
| Coût | Inférieur | Plus élevée (en raison des ajouts de chrome et de nickel) |
