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Il existe essentiellement 3 nuances d’acier (types d’acier) qui sont utilisées lorsqu’il s’agit de la fabrication de produits :

1. Acier au carbone
2. Acier allié
3. Acier inoxydable

Chacune de ces nuances d’acier est composée de différentes quantités de fer et de carbone (les éléments de base de l’acier), ainsi que d’alliages supplémentaires dans certains cas. Explorons ces types d’acier en détail…

Quelles nuances d’acier choisir ?

Lorsque vous choisissez le bon métal pour votre travail, il y a plusieurs facteurs que vous devez considérer :

• Dureté – capacité à résister à l’abrasion, mais aussi difficulté à être coupé ou percé
• Résistance – quantité de force nécessaire pour déformer le métal
• Ténacité – capacité à résister au stress (et à ne pas se casser)
• Malléabilité – capacité du métal à se déformer
• Soudabilité – capacité à être soudé (c’est une fonction du point de fusion, de la conductivité thermique, etc.)

Téléchargez une feuille de calcul complète qui explique en détail les nuances d’acier populaires ici.

Passons en revue les 3 types : carbone, alliage et carbone :

Acier au carbone (basses & hautes nuances)

L’acier au carbone (un alliage d’acier et de carbone) se corrode mais il est dur – plus la teneur en carbone est élevée, plus l’acier est dur. L’acier à faible teneur en carbone est solide et résistant et peut être cémenté si nécessaire. L’acier à haute teneur en carbone peut être traité thermiquement pour le rendre beaucoup plus dur, cependant, dans cet état, il a tendance à être plus fragile et plus difficile à travailler.

Applications courantes de l’acier au carbone :

• Tubes, plaques, boulons, enseignes, meubles, clôtures et de nombreuses autres pièces métalliques courantes sont fabriquées en acier à faible teneur en carbone (également appelé « acier doux »).
  
• Les couteaux de cuisine professionnels, les outils de coupe des machines CNC, les forets, les scies, les clous de maçonnerie sont tous fabriqués en acier à haute teneur en carbone. La dureté élevée donne aux lames et aux outils de coupe un tranchant qui dure, cependant, avec cette dureté vient la fragilité qui signifie que les produits ont tendance à se casser plus facilement.
  

L’inconvénient de l’acier à haute teneur en carbone est qu’il est plus cher et plus difficile à usiner que les alliages avec moins de carbone. Il convient lorsque la rouille n’est pas une préoccupation et lorsque le produit n’a pas besoin de résister à une contrainte de traction (il ne se plie pas vraiment et se casse plus facilement).

2. Acier allié

Acier allié (auquel on ajoute des éléments chimiques supplémentaires pour améliorer certaines propriétés) – certains des éléments d’alliage les plus courants sont le manganèse, le nickel, le chrome, le molybdène, le vanadium, le silicium et le bore.

Les propriétés améliorées des aciers alliés par rapport à l’acier au carbone sont :

• La résistance,
• La dureté,
• La ténacité,
• La résistance à l’usure,
• La résistance à la corrosion,
• et la trempabilité.

Applications courantes des aciers alliés :

• Construction et architecture où la solidité, la ténacité et la résistance à la corrosion sont des prérequis pour le matériau.
• Les bijoux, les articles ménagers, la coutellerie, les vêtements de cuisine sont tous fabriqués à partir d’acier allié.

Les alliages d’acier peuvent être divisés en deux catégories, les aciers faiblement alliés et les aciers fortement alliés. Les aciers faiblement alliés ont moins de 8% d’éléments d’alliage totaux dans la composition, ces aciers ont une meilleure dureté et une meilleure résistance à l’usure par rapport à l’acier au carbone mais ont tendance à avoir une résistance à la traction moindre.

Les aciers fortement alliés ont plus de 8% d’éléments d’alliage et ont de meilleures propriétés que celles des aciers faiblement alliés.

Voyez cette vidéo de notre site frère, Sofeast, pour obtenir une explication plus approfondie sur les aciers au carbone et les aciers alliés :

Acier inoxydable

L’acier inoxydable (un alliage d’acier et de chrome) ne se corrode pas facilement, mais il n’est pas aussi dur.

Tout produit qui sera en contact permanent avec des liquides est un bon candidat pour un alliage d’acier à haute teneur en chrome. L’acier inoxydable est un alliage d’acier avec un minimum de 10,5% et jusqu’à 30% de chrome qui donne à cet acier ses propriétés uniques.

L’acier inoxydable est divisé en cinq catégories:

a) austénitique – Les aciers inoxydables austénitiques sont classés comme les séries 200 et 300 et les éléments d’alliage sont essentiellement de l’acier avec 18% de chrome et 8% de nickel et une faible teneur en carbone. L’acier le plus communément produit est l’acier inoxydable 304, couramment utilisé pour la tuyauterie, l’équipement minier, les aliments et les boissons, les ustensiles de cuisine et l’architecture.

b) Ferritique – Les aciers inoxydables ferritiques sont des aciers inoxydables à chrome ordinaire où la teneur en chrome peut varier entre 12 % et 18 %, ils ont également une faible teneur en carbone, similaire à la gamme austénitique. Ils sont classés dans la série 400. Cette gamme d’aciers inoxydables est magnétique et présente une bonne ductilité et une bonne résistance à la corrosion. Les applications typiques sont les échangeurs de chaleur, les fixations automobiles, les pièces de four, les pièces de chauffage.

c) Duplex – Les aciers inoxydables duplex contiennent un niveau élevé de chrome entre 18% et 28% ainsi que du nickel entre 4% et 8%. Ce niveau de deux éléments élevés donne un mélange de structure austénitique et ferritique, d’où le nom d’acier inoxydable duplex.

L’acier inoxydable duplex est généralement deux fois plus dur que les aciers inoxydables austénitiques ou ferritiques ordinaires. Ils ont des propriétés de ténacité et de ductilité légèrement meilleures que les qualités ferritiques, mais pas d’aussi bonnes valeurs par rapport aux qualités austénitiques. Les nuances duplex ont une résistance plus élevée, une bonne soudabilité, une bonne ténacité et une résistance élevée à la fissuration par corrosion sous contrainte. Les applications typiques sont les réservoirs d’eau chaude, les cuves de brassage, les équipements d’usines de traitement, les structures de piscines.

d) Martensitique – Les aciers inoxydables martensitiques sont des aciers à chrome ordinaire contenant entre 12 % et 18 % ainsi qu’une teneur relativement élevée en carbone allant jusqu’à 1,2 %. Les nuances martensitiques présentent une meilleure résistance à la corrosion (pas autant que les nuances austénitiques) et à l’usure que les autres nuances d’acier inoxydable et peuvent être traitées thermiquement pour atteindre des valeurs de dureté élevées. Ces nuances sont magnétiques à l’état recuit et trempé. Les applications typiques comprennent la coutellerie, les articles de cuisine, les instruments chirurgicaux et dentaires, les ressorts, les ciseaux, les lames industrielles, les emboutissages de véhicules, les tournevis, les pinces et les agrafeuses.

e) Durcissement par précipitation – Les aciers inoxydables à durcissement par précipitation (PHSS) sont composés de chrome et de nickel avec au moins un autre élément d’alliage (cuivre, aluminium, titane, niobium ou molybdène). Les qualités PHSS offrent une combinaison optimale des propriétés des qualités martensitiques et austénitiques. Comme les qualités martensitiques, elles sont connues pour leur capacité à acquérir une résistance élevée par traitement thermique et elles ont également la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable austénitique.

L’acier inoxydable à durcissement par précipitation le plus connu est le 17-4 PH. Son nom vient des ajouts de 17% de chrome et 4% de nickel. Il contient également 4% de cuivre et 0,3% de niobium. Le 17-4 PH est également connu sous le nom d’acier inoxydable grade 630. Les applications typiques comprennent les forets et les alésoirs dentaires, les composants aéronautiques, les têtes de rasoir, les aiguilles chirurgicales et les applications aérospatiales.

Encore, regardez cette vidéo de Sofeast pour faire une plongée en profondeur dans les aciers inoxydables et leurs différentes propriétés:

Common grades d’acier inoxydable

Vous pouvez obtenir un tableau sur ces grades, leurs principaux attributs et des exemples d’applications courantes, en cliquant ici : Tableau des aciers inoxydables.

Les trois nuances d’acier les plus courantes que nous rencontrons en Chine sont :

• 201 – peu coûteuse et très courante
• 304 – la nuance d’acier inoxydable la plus courante
• 316 – une nuance plus coûteuse, avec une meilleure résistance à la corrosion

Un mot sur le fer inoxydable

Le fer inoxydable est aussi parfois utilisé. La principale différence avec ce matériau est qu’il contient moins de 0,6% de Ni ou aucun élément Ni, comme le 403 (12Cr12). Il est largement utilisé dans l’industrie chimique et le secteur de la construction. Tout alliage de fer magnétique contenant plus de 12% de chrome ayant une structure cubique centrée sur le corps est également connu sous le nom de fer inoxydable.

Procédés de traitement thermique les plus courants

Le traitement thermique est le processus de chauffage et de refroidissement du métal sans changer sa forme physique. Il existe différents procédés de traitement thermique qui, lorsqu’ils sont appliqués à différents aciers, peuvent modifier les propriétés de cet acier, comme sa dureté, sa ténacité et même son adoucissement, qui sont tous déterminés par la modification de la microstructure de l’acier.

Durcissement – Un acier avec une quantité suffisante de carbone peut être durci en le chauffant puis en le trempant rapidement. Ce processus crée une microstructure d’austénite qui peut être de la ferrite, de la martensite ou de la cémentite.

Température – Ce processus est effectué sur les aciers au carbone qui ont été durcis afin de réduire la fragilité de l’acier. La température de trempe dépendra du résultat souhaité pour la fonction du produit en acier, plus la température de trempe est basse, plus la résistance et la dureté sont meilleures.

Cuisson – La cuisson de l’acier consiste à chauffer l’acier au-delà de sa température critique et à le laisser refroidir très lentement. L’acier devient ainsi plus usinable et façonnable du point de vue du formage.

Normalisation – Il s’agit d’un processus similaire au recuit où l’acier est chauffé et refroidi lentement, normalement juste laissé à refroidir dans l’air à température ambiante. Cela donne à l’acier une microstructure de ferrite et de cémentite qui a une résistance et une dureté plus élevées, mais des propriétés de ductilité plus faibles.

Carburation – La carburation est également connue sous le nom de cémentation qui est un processus d’infusion de carbone supplémentaire à la surface de l’acier à faible teneur en carbone, puis de le soumettre au processus de durcissement. L’acier au carbone extérieur aura une dureté plus élevée là où le noyau intérieur restera résistant.

Comment tester un métal pour s’assurer qu’il est de la bonne qualité ?

Le mieux est de réaliser à la fois des tests physiques et des analyses chimiques.

Les tests physiques les plus courants sont :

• Test de traction (application d’une tension jusqu’à la rupture)
• Test de dureté (ou durométrie), qui peut être effectué de différentes manières

L’analyse chimique est généralement effectuée avec un testeur à fluorescence X.

Tout cela a été expliqué dans cet article que j’ai posté récemment sur ChinaImportal : Fabrication de pièces en acier en Chine : CNC, moulage sous pression &Grades d’acier.

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