10 PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES ET PHYSIQUES DE L'ACIER - CHIMIE - 2025

Les propriétés mécaniques et physiques de l'acier peuvent varier énormément en fonction de sa composition et du pourcentage d'impuretés (comme le phosphore ou le soufre). De cette manière, lorsque de meilleures propriétés mécaniques et physiques sont souhaitées par rapport à d'autres, l'acier peut être allié avec du chrome, du cobalt, du cuivre, du molybdène, du nickel, de l'azote, du sélénium, du tantale, du titane, du tungstène ou du vanadium.

La composition et les propriétés de l'acier varient considérablement. L'acier en général a une teneur en carbone inférieure à celle du fer et un plus faible nombre d'impuretés que ceux trouvés dans d'autres métaux.

En général, les propriétés physiques telles que la densité, la conductivité électrique et thermique ne varient pas beaucoup d'un alliage à l'autre. Cependant, les propriétés mécaniques telles que la résistance, la ductilité et la dureté dépendent fortement du type d'alliage et de la composition de l'acier.

Principales propriétés mécaniques de l'acier

1- Plasticité

C'est la capacité de l'acier à conserver sa forme après avoir été soumis à des contraintes. Les aciers alliés à de faibles pourcentages de carbone sont plus plastiques.

2- Fragilité

La fragilité est la facilité avec laquelle l'acier peut être brisé sous contrainte. Lorsque l'acier est allié, avec un pourcentage élevé de carbone, il a tendance à être plus fragile.

3- Malléabilité

La malléabilité est la facilité de l'acier à rouler. De cette manière, certains alliages d'acier inoxydable ont tendance à être plus malléables que d'autres.

4- Dureté

La dureté est la résistance qu'un métal oppose aux agents abrasifs. Plus vous ajoutez de carbone à un alliage d'acier, plus il sera dur.

5- Ténacité

La ténacité est le concept qui désigne la capacité de l'acier à résister à l'application d'une force externe sans se rompre.

Dans le cas de l'acier à concentration moyenne en carbone, la ténacité a tendance à être plus élevée.

Principales propriétés physiques de l'acier

1- Corps

Ils comprennent des propriétés liées au poids de l'acier, son volume, sa masse et sa densité.

2- Thermique

Il fait référence à trois aspects fondamentaux de l'acier: sa capacité à conduire la température (conduction), son potentiel de transfert de chaleur (convection) et sa capacité à émettre des rayons infrarouges au milieu (rayonnement).

3- Électrique

Ils font référence à la capacité de l'acier à conduire le courant électrique.

4- Optique

Ces propriétés dans le cas de l'acier dénotent sa capacité à réfléchir la lumière ou à émettre de la brillance. Dans la mesure où l'acier inoxydable est allié à un pourcentage plus élevé d'aluminium, il aura de meilleures propriétés optiques.

5- Magnétique

Il fait référence à la capacité de l'acier à être induit ou à induire un champ électromagnétique.

Plus le pourcentage de fer dans l'alliage d'acier est élevé, plus sa capacité à agir comme un aimant est grande.

Types d'acier

Différents types d'acier sont produits en fonction de leur application, par conséquent, les propriétés mécaniques et physiques de ces types d'acier doivent être différentes.

De cette manière, différentes échelles ont été créées pour classer l'acier en fonction de ses propriétés (élasticité, densité, point de fusion, conductivité thermique, résistance, dureté, entre autres).

Pour fabriquer différents types d'acier, les fabricants utilisent différentes concentrations d'autres métaux pour fabriquer des alliages.

Le processus de production et la manière dont l'acier est travaillé a également une influence significative sur le produit final obtenu.

Selon l'American Iron and Steel Institute (AISI), l'acier peut être classé en quatre groupes principaux, en fonction de sa composition chimique:

• Acier au carbone
• Acier allié
• Acier inoxidable
• Acier à outils

Propriétés de l'acier au carbone

L'acier au carbone est dérivé de l'alliage entre le fer et le carbone. En faisant varier le pourcentage de carbone, il est possible de produire des aciers de différentes qualités. En général, plus le pourcentage de carbone est élevé, plus l'acier sera dur et rigide.

L'acier à faible pourcentage de carbone est connu sur le marché sous le nom de fer forgé. Ce type d'acier est facile à manipuler car il est hautement plastique.

Pour cette raison, il est largement utilisé pour produire des caillebotis, des applications décoratives ou des lampadaires.

L'acier à teneur moyenne en carbone est très résistant, c'est pourquoi il est utilisé pour fabriquer des ponts ou des pièces structurelles capables de supporter d'énormes charges.

Pour sa part, l'acier à haute teneur en carbone est utilisé pour fabriquer des câbles. Lorsque le pourcentage de charbon est supérieur à celui du fer, on parle de fonte, qui est utilisée pour fabriquer des vases et d'autres types d'articles.

Bien que ce dernier type d'acier soit assez dur, il est également très fragile.

Propriétés de l'acier allié

L'acier allié est celui qui est fabriqué avec un petit pourcentage d'un ou de plusieurs métaux autres que le fer. Ces métaux ajoutés à l'alliage ont la capacité de modifier les propriétés de l'acier.

Par exemple, l'acier fait de fer, de chrome et de nickel donne de l'acier inoxydable. Lorsque de l'aluminium est ajouté à cet alliage, le résultat est plus malléable et d'apparence uniforme.

Lorsque le manganèse est ajouté aux alliages d'acier, ils peuvent atteindre une résistance et une ténacité exceptionnelles.

Propriétés de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable contient entre 10 et 20% de chrome, un facteur qui lui permet d'être très résistant à la corrosion et à l'oxydation.

Lorsque l'acier contient 11% de chrome, il est environ 200 fois plus résistant à la corrosion que l'acier qui ne contient pas de chrome. Il existe trois groupes d'acier inoxydable:

L'acier austénitique: c'est celui avec la plus forte concentration de chrome et un faible pourcentage de nickel et de carbone.

Il est couramment utilisé pour la transformation des aliments et la tuyauterie. Il est facile à reconnaître car il n'est pas magnétique.

Acier ferritique: C'est le type d'acier qui contient environ 15% de chrome, mais seulement quelques traces de carbone et d'autres métaux tels que le molybdène, l'aluminium ou le titane.

Ce type d'acier est magnétique, très dur et résistant. Il peut être durci lors du travail à froid.

Acier martensitique: c'est celui qui contient des quantités modérées de chrome, de nickel et de carbone. Il est hautement magnétique et peut être traité à des températures élevées.

L'acier martensitique est couramment utilisé pour fabriquer des outils de coupe tels que des couteaux et du matériel chirurgical.

Propriétés de l'acier à outils

L'acier à outils est très durable, résistant à la température et a une dureté assez élevée.

Contient du tungstène, du molybdène, du cobalt et du vanadium. C'est celui utilisé pour fabriquer les forets.

Références

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