Qu'est-ce que l'acier au carbone ? Cette question fondamentale nous amène à présenter l'un des matériaux les plus largement utilisés dans l'industrie lourde et la construction. Cet alliage durable de fer et de carbone constitue la base des infrastructures modernes. Il est principalement apprécié pour sa résistance, sa dureté et son faible coût. Lorsqu'ils comparent différents matériaux, de nombreux professionnels évaluent les avantages de acier inoxydable et acier au carbone avec précaution.
Qu'est-ce que l'acier au carbone ?
Il s'agit essentiellement d'un alliage de fer. Son principal élément d'alliage est le carbone. Il contient généralement entre 0,051 TP4T et 2,01 TP4T de carbone en poids. Contrairement à acier inoxydable, il manque des quantités importantes d'éléments d'alliage coûteux. Plus précisément, il contient peu ou pas du tout chrome,nickel ou molybdène.Le teneur en carbone détermine principalement les propriétés physiques de l'acier.
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Classification selon la teneur en carbone
Il est généralement classé en trois groupes principaux. Ces groupes sont basés sur le pourcentage de carbone présent dans l'alliage. Cette classification permet de déterminer l'utilisation prévue du matériau.
Acier à faible teneur en carbone (acier doux)
Ce type contient jusqu'à 0,301 TP4T Carbone. Il s'agit du type d'acier le plus courant et le moins coûteux. Il présente une ductilité et une soudabilité exceptionnelles, ce qui lui vaut d'être largement utilisé dans la construction générale et les composants structurels.
Acier à teneur moyenne en carbone
La teneur en carbone de ce type d'acier varie entre 0,30% et 0,60%. Cette teneur en carbone plus élevée améliore sa résistance et sa dureté, ce qui le rend couramment utilisé pour la fabrication d'essieux, d'arbres de transmission et de rails de chemin de fer. Ce type d'acier nécessite traitement thermique pour atteindre ses performances optimales.
Acier à haute teneur en carbone
Cette catégorie comprend des niveaux de carbone compris entre de 0,601 TP4T à 2,01 TP4T.Il s'agit du type le plus dur et le plus résistant. L'acier est généralement utilisé dans la fabrication de ressorts et de composants soumis à une forte usure. Sa ductilité est faible et son soudage est beaucoup plus difficile.
Principaux avantages
Ce matériau possède une résistance à la traction exceptionnelle, ce qui lui permet de supporter des forces de traction considérables avant de se rompre. La teneur accrue en carbone améliore efficacement sa capacité de charge.
L'acier au carbone est considérablement moins cher que les alliages spéciaux. Son faible coût le rend idéal pour les projets structurels à grande échelle. C'est le facteur principal qui détermine le choix entre l'acier inoxydable et l'acier au carbone.
Les aciers à faible et moyenne teneur en carbone sont relativement faciles à couper et à former, ce qui simplifie les procédures de fabrication et de traitement, réduisant ainsi le temps et les coûts liés à l'outillage.
L'acier au carbone est facilement soudable et formable, avec une large gamme d'applications allant des ponts aux composants mécaniques. Sa nature adaptable répond à diverses exigences de fabrication.
Principaux inconvénients
Cet acier rouille facilement lorsqu'il est exposé à l'humidité et à l'oxygène. Il nécessite donc des mesures de protection constantes, telles que la peinture ou la galvanisation. Sa durée de vie est fortement limitée dans environnements humides.
Ce type d'acier présente une réduction significative de sa résistance mécanique à des températures élevées et ne convient pas aux conditions de températures extrêmement élevées. Des aciers alliés spécialisés doivent être utilisés pour les applications à haute température.
La surface du matériau est généralement terne et doit être peinte. Elle manque de brillance,finition propre en acier inoxydable. Cela limite son utilisation dans les applications destinées au grand public ou dans le domaine sanitaire.
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L'acier à haute teneur en carbone est fragile et dur par nature, ce qui nécessite un préchauffage et traitement thermique post-soudure.Cette mesure est prise afin d'éviter la formation de fissures pendant le processus de soudage.
Comparaison des propriétés clés
| Biens | Acier Carbone | Acier inoxydable |
|---|---|---|
| Résistance à la corrosion | Mauvais (nécessite un revêtement) | Excellent (auto-guérison) |
| Coût | Faible | Haut |
| Élément primaire | Carbone | Chrome |
| Magnétique | Oui | Généralement non (Austénitique) |
| Maintenance | Élevé (nécessite une peinture) | Faible |
Nuances typiques d'acier au carbone et applications
| Catégorie de note | Norme commune | Utilisation principale |
|---|---|---|
| Faible teneur en carbone | ASTM A36 | Profilés, tôles |
| Qualité des tuyaux | ASTM A106 Grade B | Tube en acier inoxydable (alternative) |
| Classe d'ajustement | ASTM A234 WPB | Raccords de tuyauterie en acier inoxydable (alternative) |
| Haut rendement | Série API 5L X | Pipelines pétroliers et gaziers |
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