Différents types et qualités d'acier

Selon la Association mondiale de l'acier, notre monde a produit 1878 millions de tonnes d'acier brut en 2020. Ces chiffres sont énormes et les scientifiques ont découvert de nombreux types d'acier différents ayant des compositions physiques et chimiques distinctes.

Chaque type d'acier a une résistance, une durabilité et des propriétés générales différentes. Ce guide explorera les différents types d'acier et leur système de classification. Que vous soyez un étudiant ou un ingénieur expérimenté, cet article sera d'une importance égale pour tous.

Introduction à l'acier

En termes simples, l'acier est principalement fabriqué en combinant du fer et du carbone. Toutefois, d'autres impuretés et éléments sont présents dans l'acier. Ces impuretés et éléments, y compris le fer et le carbone, affectent les propriétés de l'acier.

Comme je l'ai dit précédemment, l'acier est l'un des éléments les plus produits dans notre monde. La raison en est qu'il est polyvalent, puissant et durable. L'acier est passé de nos ustensiles à des entreprises manufacturières plus importantes. C'est grâce à sa composition et à ses propriétés polyvalentes qu'il s'est imposé.

Il existe plus de 3 500 nuances d'acier, ce qui donne une idée de la diversité de leur composition. Chacune de ces nuances a une composition physique et chimique différente. Toutes ces nuances d'acier sont utilisées à des fins diverses au niveau industriel. 

Si l'acier est si bon, c'est parce qu'il contient du carbone qui lui confère de la dureté. L'un des aspects les plus intéressants est que l'acier n'est pas très cher. C'est donc une option viable pour les ingénieurs qui l'utilisent dans les bâtiments et d'autres industries telles que l'automobile et l'aérospatiale.

Types d'acier

Comme je l'ai dit, il existe de nombreux types et qualités d'acier. Toutefois, quelques types représentent la majeure partie de l'acier utilisé dans le monde d'aujourd'hui. Je vais aborder ces types dans la section ci-dessous et vous aider à les comprendre.

1- Acier au carbone

Il est également connu sous le nom d'acier doux et constitue le type d'acier le plus courant. De nombreuses industries l'utilisent pour fabriquer une variété de produits. La raison de son utilisation étendue dans différents secteurs est sa durabilité et sa robustesse. Il existe différents types de acier au carbone, et chaque type offre des possibilités d'utilisation différentes en raison de sa composition chimique.  

• Aciers à faible teneur en carbone : Ce type d'acier au carbone est très doux et sensible car il contient moins de carbone (jusqu'à 0,3%). Il est également connu sous le nom d'acier doux. Les ingénieurs l'utilisent pour fabriquer des tôles et d'autres produits. La pression est appliquée à cet acier et il est transformé en plaques et autres produits.
• Acier à moyenne teneur en carbone : Il est plus robuste que l'acier à faible teneur en carbone et contient plus de carbone (0,3 - 0,6%). L'avantage de ce type d'acier est qu'il offre une excellente durabilité. En raison de sa résistance et de sa dureté, il est utilisé dans l'industrie automobile. 
• Acier à haute teneur en carbone : Le type d'acier au carbone le plus important de l'industrie lourde. Il contient du Cobain allant de 0,6% à 2,1%. Leur utilisation est variée, et les ingénieurs les utilisent là où ils ont besoin de force, comme dans la construction.

Les distinction entre l'acier doux et l'acier au carbone réside dans leur teneur en carbone. Les différences de teneur en carbone leur confèrent des propriétés mécaniques différentes. L'acier doux est plus souple et plus ductile que l'acier au carbone, plus robuste.

2- Acier allié

Comme son nom l'indique, ce type d'acier est présent dans l'alliage. Il est obtenu en mélangeant l'acier avec d'autres éléments tels que le chrome et le nickel. Ces éléments aciers alliés sont réputés pour leur résistance à la rouille et à la corrosion. 

L'autre élément ajouté à l'acier arrête l'oxyde de fer (rouille) au contact de l'oxygène. Supposons par exemple que l'acier soit mélangé à du chrome. Dans ce cas, le chrome réagit avec l'oxygène pour former de l'oxyde de chrome au lieu de permettre à l'acier de produire de l'oxyde de fer. La couche d'oxyde de chrome ne rouille pas et protège l'acier de la corrosion.

Voici une liste d'autres éléments qui peuvent être utilisés dans les alliages avec l'acier.

Chacun de ces éléments présente des propriétés différentes. L'alliage d'acier au cobalt offre une excellente résistance à la chaleur. De même, l'alliage d'acier au molybdène offre une excellente capacité de résistance à la température. Ainsi, chaque alliage fabriqué à partir de cet élément aura une spécialité différente.

3- Acier inoxydable

L'acier inoxydable contient au moins 10,5% de chrome. Comme indiqué ci-dessus, le chrome a la particularité de produire de l'oxyde de chrome lorsqu'il réagit avec l'oxygène. Ainsi, lorsque vous fabriquez un produit avec du acier inoxydable, il ne rouille pas grâce à cette couche d'oxyde de chrome.

Les couches d'oxyde de chrome n'apparaissent pas à la surface de l'acier inoxydable et restent invisibles. En revanche, il ne permet pas au fer présent dans l'acier de réagir avec l'oxygène pour former une couche d'oxyde de fer (rouille ou corrosion). Ce type d'acier est utilisé pour fabriquer des produits antirouille.

Note rapide : N'oubliez pas que l'alliage et l'acier inoxydable sont différents. Leurs propriétés et leurs applications varient également. Vous pouvez lire un dans notre guide sur l'alliage et l'acier inoxydable.

Acier 4 couches

Dans ce cas, les ingénieurs appliquent une couche sur l'acier, qui le maintient solide et le protège de la rouille. Par exemple, si le fabricant produit un objet qui sera utilisé dans des conditions humides, il applique une fine couche. 

Le revêtement ne laisse pas passer la couche d'oxyde de fer et maintient l'acier en bon état pour les années à venir. L'exemple le plus simple de acier revêtu est l'application d'une fine couche de peinture pour lui donner un bel aspect et le protéger de la rouille et des rayons UV.

5- Acier à outils

L'acier à outils est bien connu pour sa capacité à supporter la chaleur. Cela signifie que ce type d'acier est également solide. Il est généralement utilisé pour fabriquer des outils et des équipements tels que des forets et des lames de scie. Ces équipements peuvent résister à de fortes températures et s'user rapidement à l'abrasion.

Différents éléments peuvent être utilisés avec l'acier pour fabriquer de l'acier à outils. Toutefois, le tungstène, le chrome et le vanadium sont parmi les éléments les plus utilisés dans l'acier à outils. N'oubliez pas qu'il existe d'innombrables types d'acier. N'oubliez pas qu'il existe une multitude de types d'acier.

Parmi les autres types de produits, on peut citer les produits à ressort, les produits galvanisés, les produits à grande vitesse, les produits résistants aux intempéries et les produits à base d'eau. acier électrique, mais il est impossible de les évoquer tous. De plus, ces types ne sont pas très connus et ne représentent qu'une part minime de l'acier.

Systèmes de classement des aciers

Comme nous l'avons déjà dit, il existe des milliers de types d'aciers différents dont la composition chimique et les propriétés varient. Avec un système de classification bien organisé, il devient possible de les étudier et de les analyser.

Les scientifiques ont donc mis au point un système de classement complet. Ce système attribue à chaque type un grade spécifique en fonction de sa composition chimique et de ses propriétés. Grâce à ce classement, il est plus facile pour les scientifiques et les agences gouvernementales de reconnaître le type.

Chaque type a son grade et sa capacité d'utilisation. Ainsi, si un scientifique crée un produit nécessitant un style spécifique, il utilisera la nuance qui lui a été attribuée. Ce système de classement universel a facilité la compréhension et l'analyse des différents types d'acier.

Deux systèmes de notation sont actuellement utilisés dans le monde. Dans la section ci-dessous, j'expliquerai en quoi ces deux systèmes diffèrent.

1- Système de classement SAE

L'American Iron & Steel Institute (AISI) et la Society of Automotive Engineers (SAE) ont introduit le système de classification SAE. Ce système classe les aciers en fonction de leur composition chimique. Il est également connu sous le nom de système de numérotation à quatre chiffres. La raison en est que ce système attribue quatre numéros à chaque type d'acier.

Voici la répartition des quatre chiffres attribués par ce système de notation :

1- Premier numéro

Le premier chiffre représente l'élément d'alliage présent en plus grande quantité. En d'autres termes, il indique l'élément principal de l'alliage. Par exemple, un signifie que le carbone est présent dans les alliages d'acier. De même, deux signifie que le nickel est présent en tant qu'alliage primaire avec l'acier. La liste est encore longue. Voici les numéros des autres éléments d'alliage.

2- Deuxième numéro

Le deuxième chiffre de l'indice SAE grades indique la quantité ou la concentration d'éléments d'alliage présents dans l'acier. En voyant le deuxième chiffre de n'importe quel acier, les scientifiques comprennent immédiatement la composition chimique de ce type d'acier.

3- Troisième et quatrième chiffres

Les troisième et quatrième chiffres du type d'acier indiquent la concentration de carbone qu'il contient. Elle est généralement exprimée en centièmes de pourcentage. Par exemple, dans l'acier 1020, la concentration de carbone sera de 0,20%.

2- Système de classement ASTM

Le système de classification ASTM est considéré comme plus fiable et plus complet. Contrairement au système de classement SAE, il est basé sur différents facteurs tels que les propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l'acier. Ce système de classification est facile à comprendre.

Dans le classement ASTM, le matériau se voit attribuer une lettre en guise de préfixe. Cette lettre peut aller de A à Z. Elle est suivie d'un numéro. Ce numéro indique un ensemble spécifique de règles expliquant les propriétés, le comportement, la production et l'utilisation du matériau. 

Par exemple, la lettre A représente les métaux ferreux. La lettre similaire B indique les métaux non ferreux. La liste est encore longue. Le numéro indique l'ensemble des règles que le scientifique a déjà définies dans le système de classification ASTM.

L'acier est-il écologique et durable ?

La production d'acier par des moyens traditionnels produit du CO2 qui est rejeté dans l'environnement. L'émission de CO2 était dangereuse car elle agissait comme un gaz à effet de serre et affectait le changement climatique global. Cependant, les choses ont changé aujourd'hui.

Les technologies modernes de fabrication de l'acier utilisent des fours à arc électrique qui n'émettent pas beaucoup de CO2, ce qui rend l'ensemble du processus de production de l'acier respectueux de l'environnement. En outre, l'acier est facilement renouvelable.

Les fours à arc n'utilisent pas le minerai de fer pour préparer l'acier. Ils utilisent plutôt de la ferraille comme matière première. Lorsqu'il n'utilise pas de minerai de fer, il n'émet pas de gaz carbonique susceptible de polluer l'environnement.

En ce qui concerne la durabilité, l'acier est renouvelable. Quelle que soit la durée du recyclage de l'acier, sa forme et sa valeur globale restent inchangées. Surtout, le recyclage de l'acier est rapide ; vous pouvez l'obtenir plus rapidement.

Un autre élément essentiel de la durabilité est l'énergie nécessaire à la production de l'acier. Ce qui est intéressant, c'est que la production de l'acier nécessite moins d'énergie. Par exemple, vous n'aurez besoin que de 40% de l'énergie nécessaires en 1960 pour produire une tonne d'acier.

Cet état montre que les besoins en énergie pour produire de l'acier diminuent au fil du temps. C'est le signe que la production d'acier est durable. Grâce à l'utilisation de technologies modernes, les émissions de gaz dangereux ont également été contrôlées, ce qui constitue un autre avantage.

Conclusion

L'acier est polyvalent et il est utile dans presque tous les secteurs d'activité. Existe-t-il un domaine de la vie où l'acier n'est pas utilisé ? Je ne le crois pas. Ce qui est bien, c'est qu'il est produit à grande échelle. De nouveaux types d'acier voient le jour, ce qui est bénéfique pour l'avenir.

En outre, le processus de production n'est pas nocif pour l'environnement, ce qui est un grand avantage. Dans ce guide, j'ai expliqué les types d'acier et le système de classement qui attribue des qualités et des classifications aux différents types d'acier. J'espère qu'il vous sera utile !