L’acier au carbone est un matériau très largement utilisé aujourd'hui. Il est utilisé à la fois dans des objets courants du quotidien, ainsi que dans des structures monumentales ou des éléments complexes de mécanique de précision. Nous présentons les différents types d'acier au carbone ainsi qu'un aperçu de leurs applications.
L’acier au carbone est un matériau très largement utilisé aujourd’hui. Il est utilisé à la fois dans des objets courants du quotidien, ainsi que dans des structures monumentales ou des éléments complexes de mécanique de précision. Nous présentons les différents types d’acier au carbone ainsi qu’un aperçu de leurs applications.
Qu’est-ce que l’acier au carbone?
L’acier au carbone (appelé acier non allié), marque par le symbole CS, est comme les autres types d’acier, un matériau composé d’une combinaison du fer et du carbone. Le contenu des autres éléments, cependant, ne dépasse pas les valeurs limites spécifiées dans la norme spéciale NF-EN 10020. Ces mélanges peuvent généralement constituer une fraction de pour cent – par exemple pour le bore, il sera inférieur à 0,0008% et pour le cuivre 0,4%.
La popularité de l’acier au carbone est due à ses propriétés. En règle générale, il est facile à traiter et, en outre, il est fiable et rentable dans le cas d’applications typiques.
Types d’acier au carbone
Les aciers au carbone sont classés selon plusieurs déterminants. Il prend en compte, entre autres, composition, propriétés et application. Le critère principal et de base est le pourcentage de carbone. Par conséquent, parmi les aciers non alliés, nous distinguons:
- Acier à faible teneur en carbone – la teneur en carbone peut atteindre jusqu’à 0,3%
- Acier à moyenne teneur en carbone – la teneur en carbone est comprise entre 0,3 et 0,6%
- Acier à haute teneur en carbone – la teneur en carbone dépasse 0,6%
La teneur en adjuvants de phosphore et de soufre détermine la qualité d’un type d’acier donné. Ainsi, l’acier de la plus haute qualité ne peut pas contenir plus de 0,03% d’adjuvants au total, l’acier de meilleure qualité – de 0,07% et l’acier de qualité ordinaire – de 0,1%.
De plus, le niveau de désoxydation est important. Les aciers calmés ont le degré le plus élevé, les aciers semi-calmés un niveau moyen et les aciers effervescents ont le niveau de désoxydation le plus bas. Les aciers calmés sont généralement de très haute qualité. Un type de ce type d’acier est l’acier calmé non vieillissant.
En fonction de la composition chimique, on distingue l’acier de traitement (à haute ou faible teneur en phosphore), de moulage (par exemple, Pig-P1, Pig-P3, Pig-P6) ainsi que d’autres aciers non alliés.
Application de l’acier de carbone
Nous serions pas précis, si nous ne présentions pas la division des aciers en fonction de leurs application, à savoir :
- Acier de construction – très répandu, utilisé dans la création de structures en acier (ponts, squelettes porteurs, poutres), de pièces d’appareils et de machines avec ce qu’on appelle but typique.
- Acier à outils – utilisé pour la production, par exemple, de mèches, de lames, de disques. Une exigence supplémentaire pour cet acier est généralement le soi-disant durcissement peu profond. Il rend la surface de l’outil très durable, tandis que l’intérieur tolère parfaitement les chocs et ne s’émiette pas.
- Les aciers aux propriétés physiques et chimiques spéciales – sont utilisés dans des appareils spécialisés fonctionnant dans des conditions extrêmement difficiles. Ils doivent avoir des propriétés adaptées à un environnement de travail donné.
Teneur en carbone de l’acier
La teneur en carbone de l’acier affecte ses propriétés – résistance, ductilité et possibilité de soudage. L’acier à faible teneur en carbone est généralement caractérisé par ce qu’on appelle douceur et bonne soudabilité. Pour cette raison, il est souvent utilisé pour la production de tôles, de pièces embouties, de fils, etc.
L’acier à moyenne teneur en carbone est plus résistant que l’acier à faible teneur en carbone, mais plus difficile à former, à souder et à couper. Souvent, une trempe supplémentaire est réalisé pour le durcissement. Compte tenu de ses propriétés, ce type d’acier est utilisé dans la production, par exemple, de pièces pour véhicules automobiles, ainsi que d’éléments forgés.
L’acier à haute teneur en carbone est le plus difficile à couper, plier et souder. De plus, après la trempe, il devient dur et cassant. Il est utilisé pour la production d’outils, de lames ou de ressorts spécialisés.
Soudage des aciers faiblement alliés
Tous les types d’aciers à faible teneur en carbone ont une bonne soudabilité générale. Cependant, à mesure que le pourcentage de carbone augmente, le risque de soi-disant des fissures à froid lors du refroidissement de la soudure augmente. Lors de la division des aciers faiblement alliés en fonction de leur soudabilité, on applique le critère d’équivalent carbone (CE). Afin de le déterminer, il convient de connaitre la composition de l’acier donné et suivre la formule CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15.
En fonction du résultat obtenu:
- CE < 0,42% acier facilement soudé
- CE = 0,42-0,60% acier à soudabilité limitée
- CE > 0,60% acier difficilement soudable
Des méthodes spéciales doivent être utilisées pour le soudage des aciers difficiles à souder. Les mesures technologiques populaires comprennent:
- Préchauffage
- Procédés de soudage à faible teneur en hydrogène et détermination de solutions de conception de joint appropriées
- Augmentation de l’énergie linéaire de l’arc
Les aciers faiblement alliés soudables n’ont pas d’exigences particulières pour les dispositifs utilisés pour leur assemblage. Les postes à souder utilisées pour le soudage des aciers au carbone peuvent être de tout type – MIG / MAG, TIG ou MMA. Le choix du bon équipement dépend principalement de la compétence du soudeur et des exigences de qualité de la soudure. Si elle doit être élevée, il faut souder de petits éléments ou combler les lacunes (incompatibilités, fissures), le meilleur choix sera généralement les postes à souder TIG, bien plus précis.
Conclusions
L’acier au carbone est un matériau largement utilisé dans un certain nombre d’industries. La multitude de ses types aux propriétés différentes vous permet de choisir celui qui convient à votre application. En raison de son prix relativement bas et de sa facilité de traitement, l’acier à faible teneur en carbone est parfaitement adapté à la plupart des applications structurelles courantes. Son utilisation permet surtout de réduire considérablement les coûts d’investissement.
Les variétés à plus haute teneur en carbone sont facilement utilisées pour des applications plus professionnelles. Les paramètres – tout en maintenant un prix attrayant – s’avèrent souvent suffisants pour la production d’outils et de produits plus avancés tels que les pièces de machines.
Il existe également des aciers au carbone à usage spécial. Ceux-ci sont fabriqués à des fins professionnelles strictement définies (par exemple, pièces de navire, électrodes) et leurs propriétés sont régies par les exigences détaillées des normes techniques et des conditions de réception.
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