Acier - Définition et Explications

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Introduction

Coulée d'un four électrique
Cet article est lié aux
composés du fer et du carbone
  • Fer
  • Carbone
Phases
  • Austénite
  • Bainite
  • Carbure (Un carbure est un composé chimique du carbone avec un deuxième élément chimique...) de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...)
  • Cémentite
  • Ferrite
  • Graphite
  • Lédéburite
  • Martensite
  • Perlite
Acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction...)
  • Acier Corten
  • Acier duplex
  • Acier électrique
  • Acier inoxydable (Les aciers inoxydables jouent un grand rôle dans d'innombrables domaines : vie...)
  • Acier maraging
  • Acier rapide
  • Désignation normalisée
Autre produits ferreux
  • Fonte
  • Fer puddlé
  • Fer forgé
Cette boîte : voir • disc. • mod.
Câble d’acier (Treuil de mine).

L’acier est un alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments...) métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) du soudage (Le soudage (Voir article sur la théorie du soudage) est un moyen d'assemblage permanent. Il a...) de l’acier) et de la construction mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...).

L’acier est constitué d’au moins deux éléments, majoritairement le fer puis le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) dans des proportions comprises entre 0,02 % et 1,67 % en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...).

C’est essentiellement la teneur en carbone qui confère à l’alliage les propriétés du métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) qu’on appelle « acier ». Il existe d’autres métaux à base de fer qui ne sont pas des aciers comme les fontes et les ferronickels par exemple.

Propriétés des aciers

Les aciers sont élaborés pour résister à des sollicitations mécaniques ou des agressions chimiques ou une combinaison (Une combinaison peut être :) des deux.

Pour résister à ces sollicitations et/ou agressions, des éléments chimiques peuvent être ajoutés en plus du carbone. Ces éléments sont appelés éléments d’additions, les principaux sont le manganèse (Le manganèse est un élément chimique, de symbole Mn et de numéro atomique 25.) (Mn), le chrome (Le chrome est un élément chimique de symbole Cr et de numéro atomique 24.) (Cr), le nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) (Ni), le molybdène (Le molybdène est un élément chimique, de symbole Mo et de numéro atomique 42.) (Mo).

Les éléments chimiques présents dans l’acier peuvent être classés en 3 catégories :

  • Les impuretés, originellement présentes dans les ingrédients de haut fourneau (Un haut fourneau est un four à combustion interne, destiné à la fabrication de la...) qui serviront à produire la fonte qui servira à fabriquer l’acier. Ce sont le soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de...) (S) et le phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et...) (P) présent dans le coke mais aussi le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...) (Pb) et l’étain (Sn) qui peuvent être présents dans les aciers de récupération ainsi que nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d’autres éléments à bas point de fusion (Le point de fusion' ou la température de fusion d'un corps représente la température...) comme l’arsenic (As), l’antimoine (Sb) ;
  • Les éléments d’addition mentionnés plus haut et qui sont ajoutés de manière intentionnelle pour conférer au matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) les propriétés recherchées, et enfin ;
  • Les éléments d’accompagnement que l’aciériste utilise en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) de maîtriser les diverses réactions physico-chimiques nécessaires pour obtenir en final un acier conforme à la spécification. C’est le cas d’éléments comme l’aluminium, le silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si...), le calcium (Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.).

Histoire de l'acier

Fabrication d’acier au Moyen Âge dans un bas-fourneau.

Depuis l’Âge du fer, on utilisait les bas fourneaux pour produire des massiots composés de fer et d’acier, qui devaient ensuite être travaillés à la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à...) par les forgerons.

On considère souvent Réaumur comme le fondateur (Le Fondateur (titre original : Founding Father) est une nouvelle de science-fiction d'Isaac...) de la sidérurgie (Le terme sidérurgie (du grec sideros, fer) désigne à la fois les techniques...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) moderne. En effet, il réalisa de très nombreuses expériences afin d’améliorer la fabrication de l’acier et publia les résultats de ses observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) en 1712.

L’acier est apparu, avec l’évolution de la métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs...), vers 1786. Cette année-là, trois savants français, Berthollet, Monge et Vandermonde, caractérisèrent trois types de produits obtenus à partir de la coulée des hauts-fourneaux : le fer, la fonte et l’acier. L’acier était alors obtenu à partir du fer, lui-même produit par affinage de la fonte issue du haut-fourneau. L’acier était plus dur que le fer et moins fragile que la fonte.

Au XIXe siècle sont apparues des méthodes de fabrication avec conversion directe de la fonte, avec les convertisseurs Bessemer en 1856 (Henry Bessemer); le procédé Thomas-Gilchrist de déphosphoration de la fonte en 1877 (Sidney Gilchrist Thomas et Percy Carlyle Gilchrist) et la méthode Siemens-Martin. Ces découvertes, permettant la fabrication en masse d’un acier de « qualité » (pour l’époque), participent à la Révolution industrielle. Enfin, vers la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) moitié du XIXe siècle, Dmitry Chernov découvre les transformations polymorphes de l’acier et établit le diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées,...) binaire fer/carbone, faisant passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) la métallurgie de l’état d’artisanat à celui de science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...).

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