Acier

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Photo d'un câble enroulé
Câble d’acier (treuil de mine).

Un acier est un alliage métallique constitué principalement de fer et de carbone (dans des proportions comprises entre 0,02 % et 2 % en masse pour le carbone) [1].

C’est essentiellement la teneur en carbone qui confère à l’alliage les propriétés du métal qu’on appelle « acier ». Il existe d’autres métaux à base de fer qui ne sont pas des aciers, comme les fontes et les ferroalliages.

Constitution

L’acier est élaboré pour résister à des sollicitations mécaniques ou chimiques ou une combinaison des deux.

Pour résister à ces sollicitations, des éléments chimiques peuvent être ajoutés à sa composition en plus du carbone. Ces éléments sont appelés éléments d’additions, les principaux sont le manganèse (Mn), le chrome (Cr), le nickel (Ni), le molybdène (Mo).

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

  • les impuretés, originellement présentes dans les ingrédients de haut fourneau qui serviront à produire la fonte qui servira à fabriquer l’acier. Ce sont le soufre (S) et le phosphore (P) présent dans le coke mais aussi le plomb (Pb) et l’ étain (Sn) qui peuvent être présents dans les aciers de récupération ainsi que nombre d’autres éléments à bas point de fusion comme l’ arsenic (As), l’ antimoine (Sb).
Pour des raisons mal comprises, le plomb est dans certaines circonstances (dans l’industrie nucléaire notamment) un « contaminant métallurgique » qui peut contribuer à la dissolution, l’oxydation et la fragilisation d’aciers qui sont exposés aux alliages de plomb [2] ;
  • les éléments d’addition mentionnés plus haut et qui sont ajoutés de manière intentionnelle pour conférer au matériau les propriétés recherchées, et enfin ;
  • les éléments d’accompagnement que l’aciériste utilise en vue de maîtriser les diverses réactions physico-chimiques nécessaires pour obtenir finalement un acier conforme à la spécification. C’est le cas d’éléments comme l’ aluminium, le silicium, le calcium.