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L'acier

Les Hittites sont considérés comme les inventeurs de l’acier. En effet, ce fut le premier peuple à utiliser le fer en remplacement du cuivre ou du bronze pour fabriquer des armes (épées, boucliers).

L’acier est un alliage à base de fer additionné d’un faible pourcentage de carbone (de 0,008 % à environ 2,14 % en masse).

La teneur en carbone a une influence considérable (et assez complexe) sur les propriétés de l’acier : en dessous de 0,008 %, l’alliage est plutôt malléable et on parle de « fer » ; au-delà de 2,14 %, les inclusions de carbone sous forme graphite fragilisent la microstructure et on parle de fonte. Entre ces deux valeurs, l’augmentation de la teneur en carbone a tendance à améliorer la résistance mécanique et la dureté de l’alliage ; on parle d’aciers « doux, mi-doux, mi-durs, durs ou extra-durs » (classification traditionnelle).

Outre ces diverses potentialités, et comparativement aux autres alliages métalliques, l’intérêt majeur des aciers réside d’une part dans le cumul de valeurs élevées dans les propriétés mécaniques fondamentales :

  • résistance aux efforts : module d’élasticité, limite élastique, résistance mécanique ;
  • dureté ;
  • résistance aux chocs (résilience).

 

 

 

D’autre part, leur coût d’élaboration reste relativement modéré, car le minerai de fer est abondant sur terre (environ 5 % de l’écorce) et sa réduction assez simple (par addition de carbone à haute température). Enfin les aciers sont pratiquement entièrement recyclables grâce à la filière ferraille.

On peut néanmoins leur reconnaître quelques inconvénients, notamment leur mauvaise résistance à la corrosion, mais à laquelle on peut remédier, soit par divers traitements de surface (peinture, brunissage, zingage, galvanisation à chaud, etc.), soit par l’addition d’éléments réalisant des nuances dites « inoxydables »( Voir page "acier inoxydable" ). Par ailleurs, les aciers sont difficilement moulables, donc peu recommandés pour les pièces volumineuses de formes complexes (bâtis de machines, par exemple). On leur préfère alors des fontes. Enfin, lorsque leur masse volumique est pénalisante (dans le secteur aéronautique par exemple), on se tourne vers des matériaux plus légers (alliages à base d’aluminium, composites, etc.), mais parfois beaucoup plus chers.

De ce fait, les aciers restent privilégiés dans presque tous les domaines d’application technique : équipements publics (rails, signalisation), industrie chimique, pharmaceutique et nucléaire (cuves, réacteurs, tuyauteries), agro-alimentaire (conditionnement et stockage), bâtiment (armatures, charpentes, ferronnerie, quincaillerie), moyens de transport (automobile, aéronautique, ferroviaire, aérospatial), médical (instruments et appareils), composants mécaniques (visserie, ressorts, câbles, roulements, engrenages), outillage de frappe (marteaux, burins, matrices) et de coupe (fraises, forets, porte-plaquette). Les aciers sont aussi très présents dans des produits destinés au grand public (meubles, ustensiles de cuisine, électroménager) : cette liste est loin d’être exhaustive.

 

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