4 types d'acier : Quelles sont leurs différences ?

Les différents types d'acier

La possibilité de mouler l'acier en différents types en variant sa composition améliore encore sa polyvalence. Les différents types d'acier lui confèrent des propriétés spécifiques adaptées à une application particulière.

Voici les quatre principaux types d'acier :

1. Acier au carbone

L'acier au carbone est appelé ainsi en raison de sa plus forte concentration en carbone. Il contient plus de C et des traces minimales d'autres éléments, ce qui rend l'acier au carbone simple mais très durable.

En règle générale, l'acier au carbone est considéré comme le type d'acier le plus résistant. C'est pourquoi les composants qui doivent être résistants utilisent ce type d'acier. Parmi les applications de l'acier au carbone, on peut citer les outils de coupe, les ustensiles de cuisine, le moulage et les machines lourdes. Aujourd'hui, l'acier au carbone représente 90% du total de l'acier fabriqué dans le monde. Aux États-Unis, environ 85% de l'ensemble de l'acier produit est de l'acier au carbone.

Cependant, si l'acier au carbone est souvent confondu avec la fonte, ils restent différents. L'acier au carbone contient plus ou moins de 1% de carbone mais ne dépasse jamais le seuil de 2%. En revanche, la fonte a une teneur en carbone plus élevée, de 2% à 3,5% en poids. La teneur plus élevée en carbone dans la fonte produit des grains plus rugueux et de la fragilité.

Types d'acier au carbone

L'acier au carbone est classé en trois sous-types en fonction de sa teneur totale en carbone. Ces qualités servent à des fins différentes et ont des propriétés différentes.

• Faible teneur en carbone : Les aciers à faible teneur en carbone sont également appelés aciers doux. Ils contiennent jusqu'à 0,30% de carbone. Cette faible teneur en carbone rend l'acier doux ductile et plus malléable. Les types d'acier à faible teneur en carbone sont les moins chers et les plus couramment utilisés dans les tuyaux, les boîtes de conserve et les fils.
• Carbone moyen : Ajoutez de 0,31% à 0,60% de carbone, et vous obtiendrez un acier à teneur moyenne en carbone. Ce sous-type contient parfois du manganèse dont le poids est compris entre 0,6% et 1,65%. Avec un pourcentage de carbone plus élevé, les aciers à teneur moyenne en carbone sont moins ductiles et plus résistants que les aciers à faible teneur en carbone. Ils sont utilisés pour fabriquer des vilebrequins, des engrenages, des pièces forgées et des rails de chemin de fer.
• Haute teneur en carbone : Avec une teneur en carbone élevée de 0,61% mais ne dépassant pas 2,0%, l'acier à haute teneur en carbone est le type d'acier le plus résistant. Cependant, comparé à l'acier à faible teneur en carbone, il est plus fragile et plus difficile à souder. En raison de sa dureté, il est souvent utilisé pour des pièces résistantes à l'abrasion.

2. Acier allié

Dans la production d'acier au carbone, on combine le fer et le carbone pour produire le matériau. Toutefois, l'acier au carbone est combiné à un élément d'alliage pour créer l'acier allié. Par essence, l'acier allié combine le fer, le carbone et un ou plusieurs éléments d'alliage.

Les propriétés spécifiques d'un alliage dépendent de l'élément qu'il contient et de la quantité qu'il contient. Selon les exigences, un acier allié peut contenir de 1% à 50% d'un élément d'alliage par rapport à son poids total.

Mais comme tous les éléments d'alliage ne sont pas aussi abondants que le fer ou le carbone, l'acier allié peut être plus cher. Néanmoins, ces éléments permettent d'obtenir des propriétés très spécifiques pour des applications particulières.

Par exemple, un alliage de titane peut être très coûteux. Mais il garantit une résistance à la traction et une dureté extrêmes, même à des températures très élevées. C'est pourquoi l'alliage de titane est souvent limité à des usages haut de gamme tels que la bijouterie, les appareils médicaux et les engins spatiaux.

Voici d'autres alliages courants et leurs propriétés.

• Le cuivre : Conducteur de chaleur efficace et résistant à la corrosion. Idéal pour le câblage électrique.
• Aluminium : Grande flexibilité, résistance à la chaleur et légèreté.
• Silicium : Meilleure élasticité grâce à la nature douce de l'élément. Il est malléable et magnétique, idéal pour les transformateurs électriques.
• Manganèse : Solide et résistant aux chocs, il est idéal pour les coffres-forts et les armoires pare-balles.

3. Acier inoxydable

L'acier inoxydable est l'un des types d'acier les plus résistants et les plus caractéristiques du marché. Il est souvent moulé dans des composants qui doivent être exempts de rouille. On retrouve souvent cet acier dans les équipements médicaux, les outils, les couverts et les ustensiles.

La finition réfléchissante et brillante de l'acier inoxydable est due à son principal élément d'alliage, le chrome. La teneur en chrome d'un tel acier varie généralement entre 10,5% et 30% de son poids total. Lors du polissage, plus la teneur en chrome est élevée, plus la surface de l'acier est brillante.

Outre son aspect esthétique, l'acier inoxydable est également durable, soudable et hygiénique en raison de sa propreté. Voici les sous-types les plus courants :

• Acier inoxydable martensitique : Il possède les qualités de résistance à la traction, de dureté et de résistance aux chocs de l'acier inoxydable. Mais l'acier inoxydable martensitique possède une résistance à la corrosion inférieure à celle des autres variétés. C'est également le type d'acier le moins répandu.
• Acier inoxydable ferritique : Il est considéré comme l'un des types d'acier inoxydable les plus courants. Il reste moins cher en raison de sa faible teneur en nickel. Contrairement à l'acier inoxydable austénitique, il est magnétique.
• Acier inoxydable austénitique : Il s'agit de la catégorie la plus courante, qui présente des concentrations plus élevées de chrome et de nickel. C'est pourquoi l'acier inoxydable austénitique présente une plus grande résistance à la corrosion et des propriétés non magnétiques.
• Acier inoxydable duplex : Les alliages duplex combinent des aciers ferritiques et austénitiques. Ce métal hérite du duplex, c'est-à-dire de la résistance élevée à la corrosion, de la ductilité et de la solidité des deux alliages. L'alliage duplex est souvent utilisé dans les gazoducs et les industries chimiques.

4. Aciers à outils

Cet acier est un métal à haute teneur en carbone spécifique à la fabrication d'outils, d'où son nom. La présence de métaux d'alliage tels que le tungstène et le cobalt confère à l'acier à outils une résistance exceptionnelle. Cela permet également à l'acier de conserver sa forme après un travail lourd et prolongé.

Les éléments et le processus de trempe rendent l'acier à outils résistant à la chaleur et abrasif, ce qui est idéal pour les applications à fort impact.

Types courants d'aciers à outils

• Durcissement à l'eau : Trempé à l'eau, c'est le matériau le plus abordable et le plus standard pour les outils de tous les jours.
• Durcissement à l'air : Il est durci par trempe naturelle à l'air. Seuls ceux contenant des métaux censés être trempés à l'air doivent subir ce processus.
• Travail à chaud : Les aciers à outils plus durs sont idéaux pour les applications à haute température telles que le moulage ou le forgeage. Les aciers à outils de qualité H présentent des traces d'alliage plus élevées et des traces de carbone plus faibles.
• Résistant aux chocs : Outils en acier idéaux pour les applications sous contrainte et à basse température. Outils pouvant résister à des chocs importants mais ayant une résistance limitée à l'abrasion.
• Haute vitesse : il s'agit d'outils couramment utilisés pour la coupe. Ils sont ainsi nommés parce qu'ils peuvent couper plus rapidement que l'acier au carbone. Les aciers à outils à haute vitesse sont divisés en deux types : le type T (à base de tungstène) et le type M (à base de molybdène).