Acier: l’alliage le plus commun

L’acier est un alliage de fer et de carbone (0.002-2.14%) beaucoup plus solide que le fer. C’est le métal le plus utilisé au monde. On peut également lui adjoindre d’autres métaux, comme le titane, le manganèse ou le nickel. Avec 11% de chrome, il devient inoxydable.

L’acier classique

Le terme acier est issu de l’adjectif proto-germanique stahliją ou stakhlijan  » fait d’acier « , apparenté à stahlaz ou stahliją  » qui tient bon .

La teneur en carbone de l’acier est comprise entre 0,002 % et 2,14 % en poids pour l’acier ordinaire (alliages fer-carbone). Une teneur en carbone trop faible laisse le fer (pur) assez mou, ductile et faible. Les teneurs en carbone supérieures à celles de l’acier donnent un alliage cassant : la fonte.

L’acier allié

L’acier allié est un acier auquel d’autres éléments d’alliage ont été intentionnellement ajoutés pour modifier les caractéristiques de l’acier. Les éléments d’alliage les plus courants sont : le manganèse, le nickel, le chrome, le molybdène, le bore, le titane, le vanadium, le tungstène, le cobalt et le niobium. D’autres éléments, le plus souvent considérés comme indésirables, sont également importants dans l’acier : le phosphore, le soufre, le silicium et des traces d’oxygène, d’azote et de cuivre.

Le tungstène ralentit la formation de cémentite, maintenant le carbone dans la matrice de fer et permettant à la martensite de se former préférentiellement à des vitesses de trempe plus lentes, ce qui donne un acier rapide. L’ajout de plomb et de soufre diminue la taille des grains, ce qui rend l’acier plus facile à tourner, mais aussi plus fragile et plus sujet à la corrosion. Ces alliages sont néanmoins fréquemment utilisés pour des composants tels que les écrous, les boulons et les rondelles dans des applications où la ténacité et la résistance à la corrosion ne sont pas primordiales. Dans la plupart des cas, cependant, les éléments du bloc P tels que le soufre, l’azote, le phosphore et le plomb sont considérés comme des contaminants qui rendent l’acier plus fragile et sont donc éliminés de l’acier en fusion pendant le traitement.

Acier inoxydable

Pour être inoxydable, l’acier doit contenir au moins 11% de chrome de sorte qu’un oxyde dur se forme sur la surface du métal. La résistance de l’acier inoxydable à la corrosion résulte du chrome, qui forme un film passif capable de protéger le matériau et de s’auto-guérir en présence d’oxygène.

La résistance à la corrosion et le lustre sont utilisés dans de nombreuses applications. L’acier inoxydable peut être laminé en feuilles, plaques, barres, fils et tubes. Ceux-ci peuvent être utilisés dans les ustensiles de cuisine, les couverts, les instruments chirurgicaux, les gros appareils électroménagers, les véhicules, les matériaux de construction dans les grands bâtiments, les équipements industriels (par exemple, dans les papeteries, les usines chimiques, le traitement de l’eau), et les réservoirs et citernes de stockage pour les produits chimiques et alimentaires.

Il avait été inventé au cours du XIXe siècle. Les propriétés du chrome ont été présentées pour la première fois à l’Académie Française par Louis Vauqelin en 1798. La résistance à l’oxydation des alliages fer et chrome avaient déjà été observés au début des années 1800 par James Stoddart, Michael Faraday et Robert Mallet. Le première reconnaissance claire est attribuée à Pierre Berthier en 1821. La production d’aciers inoxydables commence au début des années 1840 et le premier brevet est déposé en 1861 par Rober Forester Mushet.