Utilisations

- Les différents types d'acier
- Les applications
- Glossaire

On estime à près de 98% la part du minerai de fer employé pour la fabrication d'acier. Ce pourcentage très élevé s'explique notamment par le caractère extrêmement polyvalent de ce métal en comparaison avec la fonte. Il supporte la déformation par compression ou par extension à chaud ou à froid. Il prend également très bien la trempe, c'est à dire qu'il est susceptible d'acquérir une très grande dureté par chauffage à une température élevée (au-delà du point de transformation - austénisation) et refroidissement rapide, par immersion dans un liquide, eau ou huile ou même simplement à l'air comme c'est le cas pour les aciers autotrempants par exemple.

L'acier est un alliage de fer contenant moins de 2 % de carbone. Il peut être répertorié selon cette teneur en carbone. Un acier à haute teneur en carbone sera employé pour sa grande dureté, alors qu'un acier dont la part sera plus faible permettra un travail plus facile, sera plus malléable.

Les différents types d'acier

Les aciers ordinaires

Ce sont des aciers standards qui sont parfois improprement appelés aciers au carbone.

Aciers ordinaires ou aciers au carbone non alliés

Source : Secrétariat de la CNUCED d'après la grande encyclopédie Larousse

Les aciers alliés ou aciers spéciaux

Un alliage à base d'acier est considéré comme fortement allié si l'un des éléments qui le compose représente plus de 5% du mélange. Dans le cas contraire, on dit qu'il est faiblement allié. Les alliages à base d'acier possèdent des caractéristiques spécifiques selon le ou les composant(s) qui sont ajoutés : nickel, chrome, manganèse ou étain.

- Les aciers au nickel (2 à 40%)
L'ajout d'une faible dose de nickel à l'acier améliore sa faculté à prendre la trempe. C'est par exemple le cas pour les pièces épaisses. Avec une forte teneur en nickel, c'est la résistance de l'alliage à la corrosion qui est améliorée. Dans des proportions pouvant atteindre 50% (ferro-nickel), le nickel favorise la tenue à la corrosion dans des milieux très agressifs et certaines de ses propriétés changent comme la dilatation et le magnétisme. Un type très particulier d'alliage regroupant l'acier et le nickel est le maraging (17% à 20% de nickel).

- Les aciers au chrome (1 à 25%)
Le chrome augmente la résistance à la rupture par la formation de carbures durs, mais apporte aussi une certaine fragilité. Jusqu'à 4% de chrome, l'alliage peut être utilisé comme aciers à outils ou à roulements. A plus forte teneur, ils sont employés dans la coutellerie fine et l'outillage de découpe. Si l'acier contient entre 10% et 20% de chrome, il devient inoxydable aux agents corrosifs et aux oxydants industriels. Pour une teneur de chrome égale à un quart, il devient réfractaire et peut donc entrer dans la composition de certains fours par exemple.

- Les aciers avec du nickel et du chrome
Ce sont les plus importants des aciers spéciaux par leurs multiples applications. Ils combinent à la fois les avantages du chrome et du nickel. On distingue les aciers perlitiques (6% nickel/2% chrome au maximum) très employés en construction mécanique et les aciers austénitiques qui possèdent une charge en nickel et en chrome plus importante et qui constituent les aciers inoxydables* (chrome 18%, 8% nickel) et certains aciers réfractaires**.

- Les aciers au manganèse
Ils possèdent une bonne résistance à l'usure et peuvent donc être employés dans des ouvrages destinés à durer tels que des rails de chemins de fer ou des pointes d'aiguillages, par exemple.

- Les aciers à l'étain
Cet alliage a pendant longtemps était surnommé "fer blanc" du fait de sa couleur. L'association d'acier et d'étain donne à l'alliage une bonne dureté, ainsi qu'un grande résistance à la corrosion. Ces caractéristiques ainsi que son coût relativement faible, sa non-toxicité et son apparence plaisante font du fer blanc le principal métal employé dans la fabrication de conditionnements pour l'industrie agroalimentaire et en particulier dans celle de canettes.

Les applications

Traditionnellement, deux principaux types de produits peuvent être distingués : les plats et les longs. Les produits plats en feuilles ou en bobines comprennent les plaques, les feuillards, les tôles minces nues ou revêtues. Les produits longs regroupent principalement les profilés lourds du type poutrelles, rails et fils. Ce sont ces produits "semi-finis" qui entreront dans le processus de fabrication de différentes industries allant du bâtiment, aux boîtes de conserves alimentaires, en passant par les composants électroniques ou les coques de certains bateaux.

Dans la construction

Les inventions de Bessemer, Martin et Thomas en permettant de fabriquer un acier normalisé et standardisé ont ouvert la voie à une production de masse. A partir de cette époque, l'acier a commencé à être plus généralement employé notamment dans la réalisation d'ouvrages architecturaux. Il est aujourd'hui le métal le plus utilisé dans ce secteur où il sert notamment à la réalisation d'ouvrages d'arts tels que des ponts par exemple. Même s'il n'en constitue pas le matériau de base, l'acier est presque toujours présent puisqu'il sert à armer le béton, permettant ainsi de renforcer les fondations et de le rendre plus résistant aux années. Il permet également de former le squelette de certains bâtiments. La construction est le premier secteur d'utilisation de l'acier.

Dans l'automobile

Le secteur de l'automobile est le deuxième marché pour l'acier. Les pièces en acier représentent de 55% à 70% du poids d'un véhicule. Au sein de cette industrie, l'acier va servir à fabriquer des châssis, des pièces de carrosserie ou de moteur. Sous forme de fils, il peut entrer dans la réalisation de carcasse de pneu. Si l'acier est employé sous sa forme brute, il devra être traité contre la corrosion (application d'une couche de zinc et d'une couche de peinture, pour les carrosseries notamment).

Industrie alimentaire (emballages, ustensiles de cuisine...)

L'acier est un métal avec lequel chacun est quotidiennement en contact. Sous la forme de fer blanc, on s'en servira pour produire des emballages domestiques tels que des boîtes de conserve, des canettes de boisson, des conditionnements pour laque à cheveux ou pour déodorant, ainsi que des ustensiles de cuisine comme des plats, des casseroles ou des couverts. Ils sont aujourd'hui plus fréquemment fabriqués en inox (alliage de nickel et de chrome) qui ne nécessite aucune protection particulière puisqu'inaltérable dans la masse. L'inox ne se détériore pas au contact de l'eau, ni des détergents. Il est parfaitement sain et n'altère ni le goût ni la couleur des aliments.

Autres secteurs d'utilisation

Peu de domaines échappent à la polyvalence de l'acier et de ses alliages. Le secteur de l'informatique et de la téléphonie sans cesse en évolution servent de tremplin à ce métal qui entre notamment dans la fabrication de composants électroniques. Dans le domaine de l'aérospatiale, l'acier est utilisé dans la réalisation de pièces très pointues pour les satellites.

Le secteur de l'énergie utilise également les alliages à base de fer que ce soit en ce qui concerne le forage (plate-formes de forage), le transport du pétrole ou du gaz naturel par le biais de gazoducs ou d'oléoducs, la construction de centrales nucléaires ou les câbles électriques pour le transport de l'énergie vers l'utilisateur final. L'industrie chimique quant à elle cumule les défis avec des milieux hautement corrosifs, un travail à très haute température et des contraintes mécaniques élevées.

La sidérurgie de demain

Le coût, la résistance aux chocs et à la température rendent les aciers encore aujourd'hui irremplaçables. Toutefois cette suprématie s'émousse face à la concurrence chaque jour plus importante des matériaux de synthèse. Il faut donc s'orienter vers de nouveaux marchés, de nouvelles niches, telles que celles créées par les aciers à haute limite élastique (HLE), les aciers cryogéniques, les aciers à inclusions*** contrôlées, les aciers inoxydables ferritiques ou l'association avec d'autres éléments comme dans le cas de l'acier zingué ou de la tôle sandwich acier-polypropylène-acier.

Glossaire

*Un métal est dit inoxydable s'il résiste bien, en service, à des attaques chimiques, à des agressions par les acides, les bases, les sels, l'air humide et tout autre facteur de corrosion.

**Les aciers réfractaires sont destinés à résister à la corrosion à chaud (températures supérieures à 450-550 °C), dans des milieux agressifs tels que: atmosphères oxydantes, sulfurantes, nitrurantes, hydrogénantes; métaux et sels fondus; combustibles, etc. La température de fonctionnement élevée nécessite, de plus, une bonne tenue mécanique à chaud, en particulier une bonne résistance au fluage. La plupart de ces aciers réfractaires sont des aciers inoxydables dont les propriétés sont améliorées par des additions de Molybdène, Titane, Niobium, etc.

*** Inclusions : les processus d'élaboration conduisent parfois à l'apparition, généralement non souhaitée, de particules présentant des caractéristiques mécaniques différentes de la matrice. Ces particules s'appellent des inclusions.