Source: groupe d'ingénierie avancée
Tout le monde connaît le fer, carbone, et acier. Le fer et le carbone sont les éléments chimiques de base dont se compose l'acier métallique. Aussi petit qu'une paire de ciseaux, aussi grand qu'un vaisseau spatial, ces inventions sont indissociables de l'utilisation de l'acier.
L'acier est en fait une immense famille d'alliages métalliques. Avec des méthodes professionnelles, l'acier peut être divisé en différents types. Par exemple, selon la quantité d'élément chimique carbone, l'acier peut être divisé en acier doux (C≤0.25%), acier au carbone moyen (C≤0.25~0.60%) et acier à haute teneur en carbone (C≤0.60%).
De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors du choix de l'acier au carbone ou de l'acier inoxydable, tel que dureté, prix, applications et ainsi de suite. Parfois, les consommateurs doivent également tenir compte du fabricant et du fournisseur.
Par exemple, comme un fournisseur d'acier inoxydable, SSMETAL est célèbre pour sa diversité produit en acier inoxydable y compris grandes feuilles, bobines, bandes, tuyaux, et profils. L'objectif de SSMETAL est de fournir aux consommateurs des matériaux inoxydables de haute qualité. SSMETAL est également l'un des meilleurs fournisseur de tôles inox car il dispose d'une technologie de coupe et de refendage précise pour s'adapter aux différentes exigences de taille.
Cet article discutera brièvement de deux types courants d'acier: acier inoxydable et acier au carbone et comparer leur différence par rapport à dureté, élasticité, lester, prix, et applications.
L'acier au carbone et ses quatre types
L'acier au carbone est un alliage fer-carbone dont la teneur en carbone varie de 0.0218% pour 2.11%. Ce type d'acier contient également de petites quantités de silicium, manganèse, soufre et phosphore. Pour l'acier au carbone, plus la teneur en carbone est élevée, plus la dureté et la résistance sont grandes, mais plus la plasticité est faible.
Il existe quatre catégories générales d'acier au carbone: faible, moyen, haut, et ultra haut.
Acier à faible teneur en carbone avec généralement sous 0.30% le carbone est facilement formable et souvent utilisé dans les tuyaux, fil, et quincaillerie générale.
Acier au carbone moyen a une teneur en carbone comprise entre 0.31% et 0.6%. Ce type d'acier est beaucoup plus résistant et utilisé dans les applications ferroviaires, Parties mécaniques, et autres applications similaires.
La teneur en carbone de acier à haute teneur en carbone est entre 0.61% et 1%. Il est le plus souvent utilisé dans les applications à haute résistance à la traction ou à l'usure telles que les lames et les ressorts.
Acier à très haute teneur en carbone contient environ 1,25 à 2,0 % de carbone. Il peut être trempé à une grande dureté.
L'acier inoxydable et ses cinq types
L'acier inoxydable contient du fer, carbone, et au moins 10.5% chrome. Le chrome est le composant clé de l'acier inoxydable. Il réagit avec l'oxygène pour former une couche de passivation qui protège l'acier de la corrosion.
Il y a plus que 100 nuances d'acier inoxydable dont la majorité est classée en cinq groupes: austénitique, ferritique, martensitique, duplex, et durcissement par précipitation.
Avec 16 pour 26 pourcentage de chrome et jusqu'à 35 pourcentage de nickel, aciers austénitiques ont généralement la plus haute résistance à la corrosion. Ils ne sont pas durcissables par traitement thermique et sont amagnétiques. Le type d'acier austénitique le plus courant est le 18/8, ou 304 noter, qui contient 18 pourcentage de chrome et 8 pourcentage de nickel. Les applications typiques incluent les avions et les industries agro-alimentaires.
Aciers ferritiques standards
Il contient 10.5 pour 27 pourcentage de chrome et est sans nickel. Cela est dû à la faible teneur en carbone (moins que 0.2 pour cent) que les aciers ferritiques ne sont pas durcissables par traitement thermique et ont des applications anticorrosion moins critiques, tels que les garnitures architecturales et automatiques.
Aciers martensitiques
contiennent généralement 11.5 pour 18 pourcentage de chrome et jusqu'à 1.2 pourcentage de carbone additionné de nickel. Ils sont durcissables par traitement thermique, ont une résistance à la corrosion modeste, et sont appliqués à la production de couverts, Instruments chirurgicaux, clés, et éoliennes.
Aciers inoxydables duplex
C'est une combinaison d'acier inoxydable austénitique et ferritique en quantités égales. Cela signifie que les aciers inoxydables duplex contiennent 21 pour 27 pourcentage de chrome, 1.35 pour 8 pourcentage de nickel, 0.05 pour 3 pourcentage de cuivre, et 0.05 pour 5 pourcentage de molybdène. Les aciers inoxydables duplex sont plus solides et plus résistants à la corrosion que les aciers inoxydables austénitiques et ferritiques, qui sont utiles dans la construction de réservoirs de stockage, traitement chimique, et conteneurs pour le transport de produits chimiques.
Acier inoxydable à durcissement par précipitation
Il contient généralement 15 pour 17.5 pourcentage de chrome, 3 pour 5 pourcentage de nickel, et 3 pour 5 pourcentage de cuivre. Ce type d'acier inoxydable est réputé pour sa résistance en raison de l'ajout d'aluminium, cuivre, et du niobium à l'alliage en quantités inférieures à 0.5 % de la masse totale de l'alliage. Souvent utilisé dans la construction de longs puits, il est comparable à l'acier inoxydable austénitique en termes de résistance à la corrosion.
Comparaison
Source: monroeingénierie
Dureté
En science des matériaux, la dureté est la capacité de résister à l'indentation de surface (déformation plastique localisée) et gratter. La dureté est probablement la propriété matérielle la moins bien définie car elle peut indiquer une résistance aux rayures, résistance à l'abrasion, résistance à l'indentation voire résistance au façonnage ou à la déformation plastique localisée. La dureté est importante d'un point de vue technique car la résistance à l'usure par frottement ou érosion par la vapeur, huile, et l'eau augmente généralement avec la dureté.
Le test fournit des résultats numériques pour quantifier la dureté d'un matériau, qui est exprimé par le nombre de dureté Brinell – HB. Le nombre de dureté Brinell est désigné par les normes de test les plus couramment utilisées (ASTM E10-14[2] et ISO 6506–1:2005) comme HBW (H de dureté, B de Brinell, et W du matériau du pénétrateur, tungstène (wolfram) carbure). Dans les anciennes normes, HB ou HBS ont été utilisés pour désigner les mesures effectuées avec des pénétrateurs en acier.
L'acier à haute teneur en carbone est si dur et résistant à l'usure qu'il peut supporter beaucoup de force avant de se déformer. Malheureusement, les métaux durs sont également cassants. L'acier à haute teneur en carbone est plus susceptible de se fissurer que de se plier lorsqu'il est soumis à une contrainte de traction extrême. En acier inoxydable, le chrome peut être utilisé comme élément de durcissement et est souvent utilisé en conjonction avec des éléments de durcissement tels que le nickel pour produire d'excellentes propriétés mécaniques.
Quelques matériaux courants et leur dureté Brinell
| Matériel | Numéro de dureté Brinell – HB (MPa) |
| Mener | 5.0 |
| Cuivre | 35 |
| Laiton doux | 60 |
| Inox ferritique | 180 |
| Acier inoxydable – 304 | 201 |
| Inox duplex | 217 |
| Aciers à durcissement par précipitation | 353 |
| Fonte blanche | 415 |
| Verre | 1550 |
Élasticité
Le module d'élasticité de Young est le module d'élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d'élasticité linéaire d'une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu'à un stress limite, un corps pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d'un cristal se déplacent de leur position d'équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d'origine et aucune déformation permanente ne se produit.
Le module d'élasticité de Young de l'acier à haute teneur en carbone est 200 GPa, et l'acier inoxydable austénitique est 45 GPa. Le module de jeunesse de l'acier est une mesure de sa rigidité/résistance à la déformation élastique aux charges de traction. La raison des valeurs différentes du module de young des aciers est due au processus de fabrication, qui tient compte de la quantité d'impuretés dans l'acier et du type/nuance d'acier spécifié.
Durabilité
L'acier au carbone peut rouiller dans certaines conditions car il n'a pas la résistance à la corrosion de son homologue en acier inoxydable. Bien que l'acier au carbone soit plus résistant que l'acier inoxydable, il peut rouiller et se corroder lorsqu'il est exposé à l'humidité. Même de petites quantités d'humidité, y compris les vapeurs humides dans l'air, peut faire rouiller l'acier au carbone.
L'acier au carbone est moins ductile que l'acier inoxydable. L'acier inoxydable est généralement plus malléable que l'acier au carbone, principalement en raison de sa teneur plus élevée en nickel. Mais certains aciers inoxydables sont très cassants, comme l'inox martensitique.
Lester
L'acier est un matériau déformable, de sorte que les propriétés et le poids de l'acier peuvent être affectés dans différentes conditions. Le poids théorique de l'acier fait référence au poids par unité de longueur d'un matériau de longueur et d'épaisseur spécifiques. Dans le calcul du poids théorique, en plus du diamètre extérieur et de l'épaisseur indiqués par la spécification, les caractéristiques du matériau doivent également être prises en compte, comme le type de métal, teneur en éléments et gravité spécifique.
La densité de l'acier inoxydable est d'environ 7.9 g/cm3. Le poids de l'acier inoxydable par pouce cube est 0.285 livres sterling, et par pied cube est 490 livres sterling. La densité typique des tôles d'acier au carbone est 0.284 livres par pouce cube. Le poids de l'acier au carbone par pied cube est 490 livres sterling en impérial ou 7.85 mètres cubes en métrique.
Prix
Le prix de l'acier est déterminé par de nombreuses variables telles que fournir, demande, et prix de l'énergie. Les prix des matières premières changent quotidiennement. Cependant, en général, les aciers inoxydables coûtent quatre à cinq fois plus cher que l'acier au carbone en coûts de matériaux. L'acier au carbone coûte environ 500 $/tonne, tandis que l'acier inoxydable coûte environ 2000 $ / tonne.
L'acier inoxydable est plus cher que l'acier au carbone car d'autres alliages, comme le chrome, nickel, et manganèse, sont ajoutés au processus de fabrication de l'acier inoxydable. L'utilisation de ces éléments supplémentaires augmente le coût. Par rapport à l'acier inoxydable, l'acier au carbone est principalement composé de fer et de carbone relativement bon marché. L'acier au carbone est donc moins cher à produire. Si le budget est serré, l'acier au carbone peut être le meilleur choix.
Lors de l'achat d'appareils électroménagers et d'autres gros articles, il est important de faire attention à la nuance d'acier inoxydable. Tous les inox n'ont pas le même prix. Acier inoxydable avec une teneur minimale en chrome de 10.5% est beaucoup moins cher et moins durable que l'acier inoxydable avec une teneur en chrome de 16%. La différence de prix apparaîtra plus tard dans les coûts de maintenance et la durée de vie.
Application
La forme d'acier la plus couramment utilisée est l'acier au carbone. Jusqu'à 90% de l'acier produit aujourd'hui est de l'acier au carbone. Large disponibilité, gamme de propriétés, et le coût rendent cette forme d'acier idéale pour la fabrication, construction, transport, et usages industriels.
Les applications typiques de l'acier à faible teneur en carbone incluent les composants de carrosserie automobile, formes structurelles, et feuilles utilisées dans les pipelines, et bâtiments.
L'acier à moyenne teneur en carbone est principalement utilisé dans la production de composants de machines, arbres, essieux, engrenages, vilebrequins, accouplement et pièces forgées et pourrait également être utilisé dans les rails et les roues de chemin de fer.
Les aciers à haute teneur en carbone pourraient être utilisés pour les ressorts, fils de corde, marteaux, tournevis, et clés.
L'acier à très haute teneur en carbone pourrait être utilisé pour les produits en acier dur, comme les ressorts de camion, outils de coupe de métal, et d'autres fins spéciales comme (à usage non industriel) des couteaux, essieux, ou coups de poing. La plupart des aciers avec plus de 2.5% teneur en carbone sont issus de la métallurgie des poudres.
Malgré les divers types d'acier inoxydable, seulement une douzaine environ sont régulièrement utilisées.
Par exemple, Type AISI 304 SS, ayant un constituant chrome-nickel et une faible teneur en carbone, est populaire pour sa bonne résistance à la corrosion, nettoyabilité, et formabilité, ce qui le rend populaire pour de nombreux articles de tous les jours tels que les éviers de cuisine.
Type AISI 316 SS, contenant l'élément d'alliage molybdène, est encore plus résistant aux attaques chimiques que le Type 304, ce qui le rend utile pour l'exposition à l'eau de mer, eau salée, acides sulfuriques, et autres corrosifs trouvés dans l'environnement industriel.
En général, l'acier inoxydable est généralement utilisé dans des environnements corrosifs ou à haute température. Des niveaux élevés de chrome et de nickel confèrent à l'acier inoxydable ses propriétés uniques pour gérer ces environnements. Les applications courantes sont les ustensiles de cuisine, applications en eau salée, et échappement automobile. L'inox se retrouve aussi dans les appareils électroménagers, boîtes à outils, roues automobiles, et ainsi de suite.
Conclusion
Source: ssmétalinox
Pour résumer, l'acier au carbone et l'acier inoxydable présentent des avantages et des inconvénients sous différents aspects. Chaque type d'acier varie dans ses propriétés telles que dureté, élasticité, durabilité, lester, et prix donc différents types d'acier sont appliqués à différentes conditions. Les consommateurs doivent tenir compte des propriétés de l'acier lors de l'achat.
Acier au carbone ou acier inoxydable? Quelle que soit la différence entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable, le plus important est que les consommateurs choisissent le type d'acier qui répond à leurs exigences.
