Introduction
L'acier au carbone est très utilisé dans les industries. Parmi celles-ci, on peut citer la construction automobile, la fabrication de machines et d'outils, ainsi que l'industrie de la construction, où l'acier au carbone est utilisé dans leurs opérations.
Il est important de rappeler que le principal constituant de cet acier est le carbone, dont les parties les plus petites sont le manganèse, le silicium et d'autres métaux d'alliage.
En lisant cet article, vous pourrez connaître le type de propriétés et les informations les plus simples sur la densité de l'acier au carbone. Sans aide, vous mesurez directement la résistance, la ductilité, l'usinabilité et la performance thermique du matériau.
Quelle est la densité de l'acier au carbone ?
Les fabricants de tubes et tuyaux de chaudière doivent se familiariser avec le concept de densité. La densité est l'ajustement d'un matériau donné dans chaque espace, et à quel point les molécules sont serrées les unes contre les autres. La densité de l'acier est d'environ 490 livres par pied cube, soit 7,85 g/cm³ ou 7850 kg/m³.
L'acier au carbone a généralement une densité de 7,75 g/cm³ à 8,05 g/cm³, correspondant à une densité de 7 750 kg/m³ à 8 050 kg/m³. C'est un peu 0,282 à 0,291 lb / in³ en unités impériales. La densité moyenne de 7,85 g/cm³ (7 850 kg/m³, 0,284 lb/in³) est la plus citée. Il s'agit d'une moyenne des grades les plus populaires, notamment ASTM A36, Grade B, A106 et A53.
Quels sont les effets de la densité sur les caractéristiques de l'acier au carbone ?
La teneur en carbone de l'acier, qui influence sa densité, est la principale source de variation. Voici le détail :
Rapport résistance/poids
Un fabricant doit savoir qu'une teneur en carbone plus élevée dans l'acier au carbone tend à le rendre plus dense. Certaines personnes fabriquent des ponts, des réservoirs sous pression et de grandes machines en utilisant de l'acier à haute teneur en carbone.
Dureté et ductilité
Grâce à sa résistance et à sa flexibilité, l'acier au carbone convient à la fabrication de matériaux durs et ductiles. Le fabricant doit savoir que la flexibilité est inversement liée à la teneur en carbone de l'acier au carbone, alors que la résistance y est directement associée.
Propriétés thermiques
Les aciers au carbone plus denses présentent une capacité thermique et des coefficients de dilatation thermique plus élevés. Avant d'atteindre la température cruciale, ils retiennent plus de chaleur.
Conductivité électrique
Une augmentation de la densité implique une réduction de la conductivité électrique, puisque la résistivité augmente.
Résistance à la corrosion
La corrosion ne dépend pas nécessairement de la densité, mais plus l'encombrement atomique de l'acier est élevé, meilleure est la résistance du matériau à l'impact environnemental.
Composition et types d'acier au carbone
Le fabricant doit reconnaître que la teneur en carbone du matériau influence considérablement la densité et les caractéristiques de performance de l'acier.
Acier à faible teneur en carbone (doux)
- La teneur en carbone est d'environ 05%-0.25%.
- La densité est de 85 g/cm³.
- Les grades les plus courants sont les suivants AISI 1018, ASTM A36.
- L'acier à faible teneur en carbone peut être utilisé dans les poutres structurelles, les tuyaux, les panneaux automobiles et les fixations.
- Il présente une bonne ductilité, une bonne soudabilité et une bonne usinabilité.
Acier à teneur moyenne en carbone
- La teneur en carbone est de environ 0,25%-0,60%.
- Densité maintenue comme 83 g/cm³.
- Les grades les plus courants sont les suivants AISI 1045 et AISI 1055.
- Il peut être utilisé pour la fabrication d'essieux, d'engrenages, de pièces de machines et d'arbres.
- La résistance et la ductilité sont équilibrées.
Acier à haute teneur en carbone
- La densité est abaissée à 81 g/cm³.
- Entre 0,60 et 1,00%, le carbone est présent.
- Les grades les plus courants sont les suivants AISI 1075 et AISI 1095.
- Il peut être utilisé dans les outils de coupe, les couteaux et les pièces résistantes à l'usure.
- Il est à la fois cassant, dur et résistant. Il doit être traité thermiquement d'une manière spécifique pour améliorer sa ténacité.
On observe une légère diminution de la densité avec l'augmentation de la teneur en carbone, environ 0,02 g/cm³ par augmentation de 0,1%. Cela est dû au fait que l'augmentation réduit l'espacement atomique dans la teneur en carbone.
Conclusion
La densité de l'acier au carbone affecte directement sa résistance, sa ductilité et ses performances dans différents secteurs. Les variations de la teneur en carbone se traduisent par des produits ayant des propriétés et des densités différentes, ce qui permet de les utiliser dans diverses industries.
En tant que fabricant, il faut connaître les propriétés de l'acier au carbone à teneur variable en carbone pour permettre aux ingénieurs et aux fabricants de prendre des décisions en fonction de l'application.