Qu'est-ce qui différencie l'acier au carbone de l'acier inoxydable et pourquoi est-ce important ? Dans cet article, nous allons explorer les principales distinctions entre ces deux types d'acier, en nous concentrant sur leur composition, leurs propriétés et leurs utilisations. Vous apprendrez comment leurs caractéristiques uniques influencent les performances dans diverses applications, de la construction aux outils culinaires. Plongez dans cet article pour comprendre quel type d'acier est le mieux adapté à vos besoins spécifiques et pourquoi il est crucial de choisir le bon.
Acier
L'acier est un terme générique désignant les alliages de fer dont la teneur en carbone varie entre 0,02% et 2,04% en masse. La composition chimique de l'acier peut varier considérablement. L'acier contenant uniquement du carbone est appelé acier au carbone ou acier ordinaire.
Toutefois, dans la production réelle, l'acier incorpore souvent différents éléments d'alliage en fonction de l'utilisation prévue, tels que le manganèse, le nickel et le vanadium.
En fonction des performances et de l'utilisation, ils sont divisés en acier de construction, acier à outils et acier à performances spéciales.
Carbone
Présent dans tous les aciers, le carbone est l'élément de durcissement le plus important. Il contribue à augmenter la résistance de l'acier. Les aciers à outils doivent généralement avoir une teneur en carbone supérieure à 0,6%, également appelés aciers à haute teneur en carbone.
Chrome
Le chrome améliore la résistance à l'usure, la dureté et, surtout, la résistance à la corrosion. Si un acier contient plus de 13% de chrome, il est considéré comme un acier inoxydable. Néanmoins, tous les aciers peuvent rouiller s'ils ne sont pas correctement entretenus.
Manganèse
Le manganèse est un élément essentiel qui contribue à la formation de la structure du grain, améliorant la ténacité, la solidité et la résistance à l'usure. Il est utilisé pour désoxyder l'acier pendant le traitement thermique et les processus de laminage.
Le manganèse est présent dans la plupart des types d'acier utilisé pour les couteaux et les ciseaux, sauf pour A-2, L-6 et CPM 420V.
Molybdène
En tant que formeur de carbure, le molybdène empêche l'acier de devenir cassant et maintient la résistance de l'acier à des températures élevées. Il est présent dans de nombreux aciers.
Les aciers durcissant à l'air (comme A-2, ATS-34) contiennent toujours 1% ou plus de molybdène, ce qui leur permet de durcir à l'air.
Nickel
Le nickel assure la solidité, la résistance à la corrosion et la ténacité. Il est présent dans les alliages L-6, AUS-6 et AUS-8.
Silicium
Le silicium contribue à augmenter la résistance. Comme le manganèse, il est utilisé dans le processus de production de l'acier pour maintenir la résistance de l'acier.
Tungstène
Le tungstène améliore la résistance à l'usure. Il est mélangé à une proportion appropriée de chrome ou de manganèse pour produire de l'acier rapide. L'acier rapide M-2 contient une quantité importante de tungstène.
Vanadium
Le vanadium améliore la résistance à l'usure et la ductilité. Un carbure de vanadium est utilisé dans la fabrication de barres d'acier. De nombreux types d'acier contiennent du vanadium, y compris le M-2, le Vascowear, le CPM T440V et le 420VA, qui ont une teneur élevée en vanadium.
La principale différence entre le BG-42 et l'ATS-34 est la teneur en vanadium du premier.
a. Acier de construction au carbone :
(a) Q195 ;
(b) Q215 (A, B) ;
(c) Q235 (A, B, C) ;
(d) Q255 (A, B) ;
(e) Q275.
b. Acier de construction faiblement allié
c. Acier de construction commun à des fins spécifiques
a. Acier de construction :
(a) Acier de construction au carbone de haute qualité ;
(b) Acier de construction allié ;
(c) Acier à ressort ;
(d) Acier de décolletage ;
(e) Acier à roulements;
(f) Acier de construction de haute qualité à des fins spécifiques.
b. Acier à outils :
(a) Acier à outils au carbone ;
(b) Acier à outils allié ;
(c) Acier à outils à haute vitesse.
c. Acier à performances spéciales :
(a) Acier inoxydable résistant aux acides ;
(b) Acier résistant à la chaleur ;
(c) Chauffage électrique acier allié;
(d) Acier électrique ;
(e) Acier à haute teneur en manganèse résistant à l'usure.
Les principaux propriétés mécaniques de l'acier dépendent de sa teneur en carbone. L'acier qui ne contient pas une grande quantité d'éléments d'alliage est parfois appelé acier au carbone ordinaire ou acier au carbone.
L'acier au carbone, également connu sous le nom d'acier au carbone ordinaire, désigne les alliages fer-carbone dont la teneur en carbone (WC) est inférieure à 2%.
Outre le carbone, l'acier au carbone contient généralement de petites quantités de silicium, de manganèse, de soufre et de phosphore.
L'acier au carbone peut être classé en trois types en fonction de son application : l'acier de construction au carbone, l'acier à outils au carbone et l'acier de construction de décolletage. L'acier de construction au carbone peut être subdivisé en acier de construction pour les bâtiments et en acier de construction pour les machines.
Selon la méthode de fusion, l'acier au carbone peut être divisé en acier à ciel ouvert, acier à convertisseur et acier à four électrique.
Selon la méthode de désoxydation, l'acier au carbone peut être classé en acier bouillant (F), en acier tué (Z), en acier semi-tué (b) et en acier tué spécial (TZ).
Sur la base de teneur en carboneL'acier au carbone peut être classé en acier à faible teneur en carbone (WC ≤ 0,25%), en acier à teneur moyenne en carbone (WC 0,25%-0,6%) et en acier à haute teneur en carbone (WC > 0,6%).
En fonction de la teneur en phosphore et en soufre, l'acier au carbone peut être divisé en acier au carbone ordinaire (teneur en phosphore et en soufre plus élevée), en acier au carbone de haute qualité (teneur en phosphore et en soufre plus faible), en acier de haute qualité supérieure (teneur en phosphore et en soufre encore plus faible) et en acier spécial de haute qualité.
En général, lorsque la teneur en carbone augmente dans l'acier au carbone, la dureté et la résistance augmentent également, mais la ductilité diminue.
L'acier inoxydable, également connu sous le nom d'acier résistant aux acides, est composé de deux éléments principaux : l'acier inoxydable et l'acier résistant aux acides. En termes simples, l'acier qui peut résister à la corrosion atmosphérique est appelé acier inoxydable, tandis que l'acier qui peut résister à la corrosion chimique est appelé acier résistant aux acides. L'acier inoxydable est un acier fortement allié dont la base est le fer 60%, auquel sont incorporés des éléments d'alliage tels que le chrome, le nickel et le molybdène.
Lorsque l'acier contient plus de 12% de chrome, il est résistant à la corrosion et à la rouille dans l'atmosphère et dans l'acide nitrique dilué. En effet, le chrome peut former un film d'oxyde de chrome très adhérent sur la surface de l'acier, ce qui le protège efficacement de la corrosion. La teneur en chrome de l'acier inoxydable est généralement supérieure à 14%, mais l'acier inoxydable n'est pas totalement immunisé contre la rouille.
Dans les zones côtières ou dans les endroits où la pollution atmosphérique est importante, lorsque l'air contient une grande quantité d'ions chlorure, la surface exposée de l'acier inoxydable peut développer des taches de rouille. Toutefois, ces taches de rouille se limitent à la surface et ne corrodent pas la matrice interne de l'acier inoxydable.
En général, l'acier dont la teneur en chrome (Wcr) est supérieure à 12% présente les caractéristiques suivantes caractéristiques de l'acier inoxydable. Les aciers inoxydables peuvent être classés en cinq catégories en fonction de leur microstructure après traitement thermique : aciers inoxydables ferritiques, acier inoxydable martensitiqueL'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable austéno-ferritique (duplex) et l'acier inoxydable durcissant par précipitation.
Acier inoxydable ferritique : Contient du chrome 12% à 30%. Sa résistance à la corrosion, sa ténacité et son soudabilité s'améliorent avec l'augmentation de la teneur en chrome. Il présente une meilleure résistance à la corrosion fissurante due au chlorure que d'autres types d'acier inoxydable.
Acier inoxydable austénitique : Contient plus de 18% de chrome, ainsi qu'environ 8% de nickel et de petites quantités de molybdène, titaneIl est composé d'un mélange d'oxygène, d'azote et d'autres éléments. Il possède d'excellentes propriétés globales et peut résister à la corrosion dans divers milieux.
Acier inoxydable austéno-ferritique (Duplex) : Combine les avantages de l'austénitique et de l'acier inoxydable. acier inoxydable ferritiqueet présente une superplasticité.
Acier inoxydable martensitique : Il présente une résistance élevée mais une ductilité et une soudabilité médiocres.
Couleur : L'acier inoxydable contient davantage de chrome et de nickel, ce qui lui donne un aspect argenté. L'acier au carbone se compose principalement de carbone et de fer, avec moins d'autres éléments. éléments métalliquesLa couleur de l'acier est plus foncée que celle du fer.
Texture de la surface : L'acier inoxydable, qui contient davantage d'autres éléments métalliques, présente une surface lisse. L'acier au carbone, qui contient plus de fer et de carbone, a une surface plus rugueuse et n'a pas la douceur de l'acier inoxydable.
Le magnétisme : L'acier au carbone présente des propriétés magnétiques à sa surface et peut être attiré par un aimant. L'acier inoxydable est généralement non magnétique dans des conditions normales et n'est pas attiré par les aimants.
Teneur en carbone : Les propriétés mécaniques de l'acier au carbone dépendent de sa teneur en carbone, l'acier contenant moins de 2% de carbone et n'ajoutant généralement pas une quantité importante d'éléments d'alliage. En revanche, l'acier inoxydable, afin de maintenir sa résistance à la corrosion, a une teneur en carbone relativement faible, ne dépassant généralement pas 1,2%.
Contenu de l'alliage : L'acier au carbone contient une petite quantité d'éléments d'alliage, tels que le silicium, le manganèse, le soufre et le phosphore. L'acier inoxydable a une teneur plus élevée en éléments d'alliage, principalement en chrome et en nickel, dépassant 12%.
Résistance à la corrosion : L'acier au carbone, avec sa faible teneur en alliages, présente une résistance à la corrosion plus faible. L'acier inoxydable, avec sa teneur plus élevée en chrome et en nickel, possède une plus grande résistance à la corrosion.
La distinction entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable réside principalement dans leur résistance à la corrosion. Cependant, l'acier inoxydable, grâce à ses propriétés supérieures, remplit des fonctions que les autres types d'acier ne peuvent remplacer dans les applications pratiques.
Par exemple, certains aciers inoxydables résistants à la chaleur et présentant d'excellentes caractéristiques de surface sont largement utilisés comme matériaux décoratifs.
En outre, les propriétés mécaniques exceptionnelles de l'acier inoxydable le rendent indispensable dans divers secteurs manufacturiers.
L'acier ordinaire, également appelé acier au carbone, est un alliage de fer et de carbone. Il est classé en acier à faible teneur en carbone, en acier à teneur moyenne en carbone et en fonte en fonction de sa teneur en carbone.
En règle générale, l'acier dont la teneur en carbone est inférieure à 0,2% est appelé acier à faible teneur en carbone, également appelé fer doux ou fer pur ; l'acier dont la teneur en carbone est comprise entre 0,2 et 1,7% est appelé acier ; et l'acier dont la teneur en carbone est supérieure à 1,7% est appelé fonte brute.
1. L'acier dont la teneur en chrome est supérieure à 12,5% possède une résistance élevée à la corrosion par les milieux extérieurs (acide, sel alcalin) et est donc appelé acier inoxydable.
En fonction de la structure interne de l'acier, l'acier inoxydable peut être divisé en types martensitique, ferritique, austénitique, ferritique-austénitique et durci par précipitation, avec un total de 55 types spécifiés par la norme nationale GB3280-92.
Dans la vie de tous les jours, nous rencontrons fréquemment de l'acier inoxydable austénitique (certains l'appellent nickel inoxydable) et de l'acier inoxydable martensitique (certains l'appellent "fer inoxydable", ce qui est scientifiquement incorrect et source de malentendus).
Les qualités typiques d'acier inoxydable austénitique sont 0Cr18Ni9, ou "304", et 1Cr18Ni9Ti. L'acier inoxydable martensitique, utilisé pour la fabrication de ciseaux et de couteaux, comprend principalement les nuances 2Cr13, 3Cr136Cr13, 7Cr17, etc.
2. Les différences de composition de ces deux types d'acier inoxydable se traduisent par des microstructures métalliques internes différentes.
3. L'acier inoxydable austénitique, en raison de sa teneur élevée en chrome et en nickel (environ 18% de chrome et plus de 4% de nickel), présente une structure interne austénitique.
Cette structure est non magnétique et ne peut être attirée par un aimant. Elle est couramment utilisée pour les matériaux décoratifs, tels que les tuyaux en acier inoxydable, les porte-serviettes, les couverts, les cuisinières, etc.
4. L'acier inoxydable martensitique est utilisé pour fabriquer des couteaux et des ciseaux. Les outils de coupe devant être tranchants, ils doivent posséder une certaine dureté.
Ce type d'acier inoxydable doit subir un traitement thermique pour modifier sa structure interne et augmenter sa dureté afin d'être utilisé comme acier inoxydable. outil de coupe.
Mais ce type d'acier inoxydable a une structure interne martensitique trempée et est magnétique, c'est-à-dire qu'il peut être attiré par un aimant.
Il n'est donc pas possible de déterminer si un matériau est de l'acier inoxydable sur la base de son magnétisme.
La distinction entre les tubes sans soudure en acier inoxydable et les tubes sans soudure en acier au carbone réside principalement dans les règles de conception différentes pour ces deux types d'acier, ce qui signifie que leurs règles de conception ne sont pas interchangeables. Les différences peuvent être résumées comme suit :
Tout d'abord, l'acier inoxydable se durcit pendant le travail à froid en raison d'un phénomène appelé écrouissage. Par exemple, lors de la flexion, il présente une anisotropie, avec des propriétés différentes dans les directions transversale et longitudinale.
L'augmentation de la résistance due à l'écrouissage peut être utilisée pour améliorer le facteur de sécurité, en particulier lorsque la zone pliée est petite par rapport à la zone totale, ce qui rend l'augmentation négligeable.
Deuxièmement, la courbe contrainte-déformation de l'acier inoxydable diffère de celle de l'acier au carbone. La limite d'élasticité de l'acier inoxydable est d'environ 50% de sa limite d'élasticité, ce qui, conformément aux réglementations standard, est inférieur à la limite d'élasticité de l'acier au carbone moyen.
Enfin, l'acier inoxydable n'a pas de limite d'élasticité définie. Au lieu de cela, la limite d'élasticité est généralement représentée par σ0,2 et est considérée comme une valeur équivalente.
Traitement thermique Le traitement thermique est un processus qui manipule les propriétés physiques d'un métal en utilisant le chauffage et le refroidissement. Le traitement thermique permet d'améliorer la microstructure de l'acier afin de répondre à des exigences physiques spécifiques.
Parmi les caractéristiques obtenues grâce à ce processus figurent la ténacité, la dureté et la résistance à l'usure. Ces propriétés sont obtenues grâce à des techniques de traitement thermique telles que la trempe, le revenu, recuitet le durcissement de la surface.
DurcissementLa trempe consiste à chauffer uniformément le métal à une température appropriée, puis à l'immerger rapidement dans de l'eau ou de l'huile pour un refroidissement brutal, ou à le refroidir dans l'air ou dans une zone de congélation afin d'obtenir la dureté souhaitée.
Trempe est nécessaire après la trempe, car l'acier devient cassant et susceptible de se rompre en raison de la contrainte induite par le refroidissement rapide.
Pour éliminer cette fragilité, le revenu est effectué en réchauffant l'acier à une température ou une couleur appropriée, suivi d'un refroidissement rapide.
Bien que ce processus réduise légèrement la dureté de l'acier, il augmente sa ténacité et réduit sa fragilité.
Recuit est une méthode utilisée pour éliminer la stress interne dans l'acier et de l'homogénéiser. Le processus consiste à chauffer l'acier au-dessus de sa température critique, puis à le placer dans des cendres sèches, de la chaux, de l'amiante, ou à le sceller à l'intérieur d'un four pour lui permettre de refroidir lentement.
Dureté désigne la capacité d'un matériau à résister à la pénétration d'un objet extérieur. Une méthode courante de test dureté de l'acier se fait en utilisant une lime sur le bord de la pièce, la profondeur des marques de limage indiquant le degré de dureté.
Toutefois, cette méthode n'est pas très précise. Les essais de dureté modernes sont généralement effectués à l'aide d'un appareil d'essai de dureté. L'essai de dureté Rockwell est l'un des essais les plus couramment utilisés.
Le testeur de dureté Rockwell mesure la profondeur de pénétration d'un pénétrateur en diamant dans le métal ; plus la pénétration est profonde, plus la dureté est faible. La profondeur de pénétration peut être lue avec précision sur un cadran, et cette lecture est appelée indice de dureté Rockwell.
Forgeage est un procédé qui consiste à façonner le métal à l'aide d'un marteau. Lorsque l'acier est chauffé à la température de forgeage, il peut être forgé, plié, étiré et façonné. La plupart des aciers sont faciles à forger lorsqu'ils sont chauffés à une couleur rouge cerise brillante. Une méthode courante pour augmenter la dureté de l'acier se fait par trempe.
La fragilité désigne la tendance d'un métal à se fracturer facilement. La fonte, par exemple, est très fragile et peut même se fissurer en cas de chute. Il existe une relation étroite entre la fragilité et la dureté ; en règle générale, les matériaux présentant une dureté élevée sont également très fragiles.
Ductilité (également connue sous le nom de malléabilité) désigne la capacité d'un métal à se déformer de manière permanente sans se fracturer lorsqu'il est soumis à des forces extérieures. Les métaux ductiles peuvent être étirés en fils minces.
Élasticité désigne la propriété d'un métal à se déformer sous l'effet de forces extérieures et à reprendre sa forme initiale une fois les forces supprimées. L'acier à ressort est un matériau très élastique.
Malléabilité également connu sous le nom de falsifiabilitéLa malléabilité est une autre description de la ductilité ou de la souplesse d'un métal. La malléabilité est la propriété d'un métal de se déformer sans se fracturer lorsqu'il est soumis à un martelage ou à un laminage.
Solidité est la capacité d'un métal à résister aux vibrations ou aux chocs. La ténacité est le contraire de la fragilité.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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