Par David Sandoval — Mise à jour le 30 août 2022
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L'acier est un alliage fer-carbone enrichi d'autres métaux ou non-métaux. Puisqu’il s’agit d’un mélange, il n’a pas de formule chimique fixe. Le type d'acier est défini par sa composition élémentaire :par exemple, l'acier au carbone, l'acier inoxydable ou l'acier au tungstène.
Le fer, un métal modérément réactif, se lie facilement aux non-métaux tels que l'oxygène et le carbone. Dans la nature, le fer se trouve dans les minerais et est extrait par chauffage avec un agent réducteur comme le monoxyde de carbone, produisant du fer métallique. Ce fer est ensuite allié au carbone pour créer la matrice fondamentale de l'acier.
La teneur typique en carbone de l'acier commercial varie de 0,15 % à 0,30 %. Cette gamme équilibre résistance et ductilité :un carbone plus élevé augmente la dureté et la résistance à la traction mais réduit la ductilité, tandis qu'un carbone plus faible donne un alliage plus malléable adapté au soudage et au formage.
Une fois le rapport fer-carbone établi, des éléments supplémentaires sont ajoutés pour adapter les propriétés de l’acier. Par exemple, l'acier inoxydable contient du chrome (généralement 10 à 20 %) et parfois du nickel ou du manganèse pour améliorer la résistance à la corrosion et maintenir la ténacité à basses températures.
Au-delà de l'acier doux, les qualités structurelles incluent souvent des éléments tels que le manganèse et le niobium pour augmenter la résistance, ou le chrome, le nickel et le cuivre pour réduire la sensibilité à la rouille. Les aciers avancés peuvent contenir du molybdène, du vanadium, du tungstène ou du titane pour améliorer des attributs spécifiques tels que la résistance à l'usure ou les performances à haute température.
La protection des surfaces est également courante :la galvanisation (revêtement de zinc fondu) et la galvanoplastie (dépôt électrique d'une couche protectrice) protègent davantage l'acier de la corrosion dans les environnements difficiles.
Ces variations de composition permettent aux ingénieurs de sélectionner le type d'acier exact requis pour tout, des charpentes de gratte-ciel aux composants automobiles.