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Quelles sont les grandes familles d'acier ? La classification.


L'acier est un matériau largement utilisé dans l'industrie, notamment dans la construction, l'automobile, l'aéronautique et l'outillage. Ce matériau est apprécié pour sa résistance, sa durabilité et sa capacité à être transformé. Dans cet article, nous allons décrire les grandes familles d'acier et leur classification pour mieux comprendre les caractéristiques et les utilisations de chaque type d'acier notamment dans l'usinage.


Les grandes familles d'acier

Dans un premier temps, commençons par déterminer les grandes familles d'acier. Tout comme pour les différents types de métaux, il y a différents types d'aciers! Il en existe 3 à 4 types principaux :

  • Les aciers au carbone (ou aciers non-alliés)

  • Les aciers alliés

  • Les aciers inoxydables

  • Les aciers pour outils

Découvrons ces différentes familles d'acier.


Les Aciers au carbone (ou Aciers non-alliés)

Les aciers au carbone, également appelés aciers non-alliés, sont des aciers dont la composition ne contient que du carbone et du fer. Ils sont utilisés pour des applications où la résistance et la dureté sont importantes, comme dans la fabrication de lames de rasoir, de couteaux, de forets et de ressorts. Les aciers au carbone se divisent en plusieurs catégories en fonction de leur teneur en carbone.


Les aciers au carbone non trempés

Les aciers au carbone non trempés ont une teneur en carbone inférieure à 0,30%. Ils sont les plus couramment utilisés dans l'industrie en raison de leur faible coût et de leur résistance suffisante pour la plupart des applications. Les aciers non trempés sont utilisés pour la fabrication de pièces d'usure, de barres de construction, de tuyaux, de visserie et de diverses pièces mécaniques.


Les aciers à haute résistance

Les aciers à haute résistance ont une teneur en carbone comprise entre 0,30% et 0,60%. Ils sont renforcés par des éléments d'alliage tels que le manganèse, le chrome, le nickel et le molybdène pour améliorer leur résistance mécanique. Ces aciers sont utilisés dans la fabrication de pièces mécaniques et de structures qui nécessitent une résistance accrue, telles que les ponts, les bâtiments et les machines.


Les aciers pour traitement thermique

Les aciers pour traitement thermique ont une teneur en carbone comprise entre 0,60% et 1,40%. Ces aciers ont une résistance mécanique élevée et peuvent être trempés pour améliorer leur dureté et leur résistance à l'usure. Ils sont couramment utilisés dans la fabrication d'outils, de pièces de machines et d'engrenages.


Les aciers à ressorts

Les aciers à ressorts ont une teneur en carbone comprise entre 0,50% et 1,00%. Ces aciers sont conçus pour être utilisés dans la fabrication de ressorts mécaniques, de lames de ressort et de pièces similaires qui nécessitent une résistance à la fatigue élevée. Ces aciers sont trempés et revenus pour améliorer leur résistance et leur ductilité.


Les Aciers alliés

Les aciers alliés sont des aciers contenant des éléments d'alliage en plus du fer et du carbone. Les éléments d'alliage peuvent inclure le chrome, le molybdène, le nickel, le manganèse et le vanadium. Les aciers alliés sont utilisés pour des applications nécessitant une résistance accrue, une résistance à la corrosion et une dureté améliorée.


Les aciers au chrome-molybdène

Les aciers au chrome-molybdène contiennent du chrome et du molybdène pour améliorer leur résistance à la corrosion et leur résistance à la chaleur. Ils sont utilisés dans la fabrication de tubes pour les centrales électriques et les raffineries de pétrole.


Les aciers au nickel

Les aciers au nickel sont des aciers alliés contenant du nickel en quantité importante (entre 2,5% et 20% en poids). Cette famille d'acier est souvent utilisée dans les applications nécessitant une résistance élevée à la corrosion, à la chaleur et aux hautes pressions. Les aciers au nickel sont également utilisés dans la fabrication de turbines et de moteurs pour les avions et les navires.


Les aciers au manganèse

Les aciers au manganèse sont des aciers alliés contenant du manganèse en quantité importante (entre 10% et 14% en poids). Cette famille d'acier est particulièrement résistante à l'usure et aux chocs. Les aciers au manganèse sont souvent utilisés dans la fabrication de pièces d'usure, telles que les dents de godet, les blindages, les marteaux et les mâchoires de concasseurs.


Les aciers au vanadium

Les aciers au vanadium sont des aciers alliés contenant du vanadium en quantité importante (entre 0,15% et 0,5% en poids). Cette famille d'acier est caractérisée par une grande résistance à l'usure, à la corrosion et aux hautes températures. Les aciers au vanadium sont souvent utilisés dans la fabrication d'outils de coupe, de ressorts, de pièces d'avion, d'engrenages et de pièces automobiles.


Les Aciers inoxydables

Les aciers inoxydables sont des alliages de fer contenant un minimum de 10,5 % de chrome. Ils sont très résistants à la corrosion, ce qui les rend particulièrement adaptés à de nombreuses applications industrielles et domestiques, telles que la fabrication de couverts, d'appareils électroménagers, de pièces de machines et d'équipements pour l'industrie chimique ou alimentaire.

Les aciers inoxydables sont classés en différentes familles en fonction de leur structure cristalline : austénitiques, ferritiques, martensitiques et duplex.


Les aciers inoxydables austénitiques

Les aciers inoxydables austénitiques sont les plus couramment utilisés dans l'industrie. Ils sont non magnétiques et présentent une bonne résistance à la corrosion et à la chaleur. Ils sont également très ductiles et faciles à souder, ce qui les rend adaptés à de nombreuses applications dans les secteurs de l'automobile, de l'industrie chimique, de la construction navale et de l'aéronautique.


Parmi les aciers inoxydables austénitiques, on peut citer l'acier inoxydable 304 (ou 18/8), qui contient 18 % de chrome et 8 % de nickel, et l'acier inoxydable 316, qui contient également du molybdène pour une meilleure résistance à la corrosion dans des environnements agressifs.


Les aciers inoxydables ferritiques

Les aciers inoxydables ferritiques sont magnétiques et présentent une bonne résistance à la corrosion, en particulier dans des environnements à faible teneur en oxygène. Ils sont souvent utilisés dans les équipements de chauffage, les hottes aspirantes, les appareils ménagers et les panneaux de façade.


Parmi les aciers inoxydables ferritiques, on peut citer l'acier inoxydable 430, qui contient 17 % de chrome et présente une bonne résistance à la corrosion atmosphérique.


Les aciers inoxydables martensitiques

Les aciers inoxydables martensitiques sont magnétiques et ont une résistance élevée à l'usure et à la corrosion. Ils sont souvent utilisés pour les lames de couteaux, les outils de coupe, les roulements et les pièces mécaniques nécessitant une résistance élevée à l'usure. Ils peuvent également être durcis par traitement thermique pour une meilleure résistance à l'usure.


Parmi les aciers inoxydables martensitiques, on peut citer l'acier inoxydable 410, qui contient 11,5 % de chrome et présente une résistance élevée à l'usure et à la corrosion.


Les aciers inoxydables duplex

Les aciers inoxydables duplex combinent des propriétés des aciers ferritiques et austénitiques. Ils ont une teneur en chrome élevée, ainsi qu'une quantité significative de nickel et de molybdène, ce qui leur confère une excellente résistance à la corrosion. En outre, ces aciers présentent une bonne résistance à la corrosion sous contrainte, à la fatigue et à la fissuration, ainsi qu'une bonne ductilité et une résistance élevée à la traction.


Ils sont souvent utilisés dans les applications nécessitant une résistance à la corrosion élevée, comme les équipements de traitement chimique, les tuyaux et les réservoirs pour l'industrie pétrolière et gazière, les échangeurs de chaleur et les composants pour les installations de dessalement d'eau de mer. Les aciers inoxydables duplex peuvent également être utilisés dans les applications nécessitant une résistance à la corrosion sous contrainte, comme les structures marines, les conduites d'eau et les ponts.


Les aciers pour outils

Les aciers pour outils sont utilisés dans la fabrication d'outils de coupe, de matrices et de moules pour l'industrie métallurgique, plastique et de la fabrication de moules. Ces aciers ont une dureté et une résistance à l'usure élevées, ainsi qu'une bonne résistance aux chocs et à la déformation à chaud. Ils sont généralement classés en fonction de leur teneur en carbone et des éléments d'alliage qu'ils contiennent.


Les aciers pour outils à haute teneur en carbone

Les aciers pour outils à haute teneur en carbone ont une teneur en carbone supérieure à 0,6 %. Ils ont une grande dureté et une bonne résistance à l'usure, mais ils ont une faible résistance à la corrosion. Ces aciers sont principalement utilisés pour la fabrication d'outils de coupe tels que les fraises, les forets, les lames de scie, les ciseaux, etc.


Les aciers pour outils à haute teneur en chrome

Les aciers pour outils à haute teneur en chrome contiennent du chrome à une teneur supérieure à 12 %. Ils ont une grande résistance à l'usure, à la corrosion et à la déformation à chaud. Ces aciers sont principalement utilisés pour la fabrication de moules pour l'injection de plastique et de matrices pour le forgeage à chaud.


Les aciers pour outils à haute teneur en molybdène

Les aciers pour outils à haute teneur en molybdène contiennent du molybdène à une teneur supérieure à 5 %. Ils ont une grande résistance à la corrosion, à la déformation à chaud et à l'usure. Ces aciers sont principalement utilisés pour la fabrication d'outils pour la coupe des métaux durs tels que l'acier inoxydable, le titane, le nickel et le cobalt.


Les aciers pour outils à haute teneur en cobalt

Les aciers pour outils à haute teneur en cobalt contiennent du cobalt à une teneur supérieure à 8 %. Ils ont une grande dureté, une bonne résistance à l'usure et une grande résistance à la déformation à chaud. Ces aciers sont principalement utilisés pour la fabrication d'outils de coupe pour l'usinage à grande vitesse.


Les aciers pour outils à haute teneur en tungstène

Les aciers pour outils à haute teneur en tungstène contiennent du tungstène à une teneur supérieure à 18 %. Ils ont une grande dureté, une grande résistance à l'usure et une grande résistance à la déformation à chaud. Ces aciers sont principalement utilisés pour la fabrication d'outils de coupe pour l'usinage des métaux durs et des alliages de titane.


La classification de l'acier

L'acier peut être classé en fonction de divers critères, notamment sa teneur en carbone, les éléments d'alliage qu'il contient et l'application pour laquelle il est utilisé. Cette classification permet de mieux comprendre les propriétés et les utilisations de chaque type d'acier.


Classification selon la teneur en carbone

La teneur en carbone est l'un des facteurs les plus importants pour la classification de l'acier. Les aciers au carbone, également appelés aciers non-alliés, sont classés en fonction de leur teneur en carbone, qui peut varier de 0,05% à 2,0%.


Les aciers doux, ou aciers à faible teneur en carbone, ont une teneur en carbone inférieure à 0,25% et sont les aciers les plus couramment utilisés. Ils sont relativement peu coûteux et ont une bonne soudabilité, une résistance à la corrosion acceptable et une excellente ductilité.


Les aciers à teneur moyenne en carbone ont une teneur en carbone comprise entre 0,25% et 0,60%. Ils ont une meilleure résistance à l'usure et une meilleure dureté que les aciers doux, mais sont également moins ductiles.


Les aciers à haute teneur en carbone ont une teneur en carbone supérieure à 0,60%. Ils sont très durs et résistants, mais aussi moins ductiles que les aciers à teneur moyenne ou les aciers doux.


Classification selon les éléments d'alliage

La présence d'éléments d'alliage dans l'acier peut modifier ses propriétés et ses utilisations. Les aciers alliés sont classés en fonction des éléments d'alliage qu'ils contiennent.


Les aciers au chrome-molybdène sont utilisés dans des applications nécessitant une résistance à la corrosion et à la température élevées, comme les chaudières et les réacteurs chimiques. Les aciers au nickel sont utilisés dans des applications nécessitant une haute résistance à la corrosion, comme les équipements de traitement chimique. Les aciers au manganèse sont utilisés pour la fabrication de pièces de machines lourdes, comme les pelles, les bulldozers et les excavatrices. Les aciers au vanadium sont utilisés pour les outils de coupe haute performance, comme les lames de scie.


Classification selon l'application

La classification des aciers selon leur application est souvent la plus pertinente pour les utilisateurs finaux de l'acier. Les aciers sont conçus pour des applications spécifiques et ont des propriétés uniques pour répondre à ces besoins. Ci-dessous, nous présentons les principales catégories d'acier selon leur application :

  • Aciers pour la construction : ces aciers sont utilisés dans les structures de bâtiments, ponts, tours, etc. Ils doivent être suffisamment résistants pour supporter des charges lourdes et résister aux forces externes telles que le vent et les séismes. Les aciers pour la construction sont souvent des aciers à faible teneur en carbone avec une résistance à la traction minimale spécifiée.

  • Aciers pour l'automobile : les aciers utilisés dans l'industrie automobile doivent être résistants et légers pour permettre des économies de carburant. Les aciers avancés à haute résistance (AHSS) et les aciers à ultra haute résistance (UHSS) sont utilisés dans la fabrication de pièces automobiles.

  • Aciers pour l'outillage : ces aciers sont utilisés pour fabriquer des outils tels que des lames de scie, des couteaux, des moules, des matrices, des forets, des fraises, etc. Les aciers pour l'outillage doivent être suffisamment résistants pour résister à l'usure

En conclusion, l'acier est un matériau incontournable dans l'industrie et en mécanique de précision grâce à ses nombreuses propriétés mécaniques. Les différentes familles d'acier ont des compositions et des propriétés spécifiques qui les rendent adaptées à des utilisations particulières. La connaissance des caractéristiques et des applications des différentes familles d'acier permet de choisir le matériau le plus approprié pour chaque application.



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