Acier : propriétés, marquages, normes GOST et types d'acier

L'acier, l'un des métaux les plus courants, est celui qui bénéficie aujourd'hui de la plus large application. Traitement et coupe Ce matériel est une tâche qui peut être résolue en utilisant une grande variété d’outils et de technologies. Propriétés de l'acier permettent un traitement précis et rapide en utilisant les types de traitement suivants :

• découpe mécanique;
• jet d'eau;
• arc à argon;
• arc électrique;
• gaz;
• plasma;
• laser.

Selon nuances d'acier et les résultats requis, utilisez la technologie de traitement des métaux la plus appropriée.

Propriétés de l'acier

Il existe 4 principaux domaines d’indicateurs qui distinguent l’acier et ses alliages.

Parmi ces domaines :

• propriétés chimiques de l'acier;
• technologique;
• propriétés mécaniques de l'acier;
• propriétés magnétiques de l'acier.

Parlons maintenant de chacun d’eux plus en détail.

Propriétés chimiques de l'acier

• Oxydabilité. Il s'agit d'une mesure de la capacité à se combiner avec l'oxygène. L'oxydation augmente avec la température du métal. Les aciers à faible teneur en carbone s'oxydent pour former de la rouille (oxydes de fer) lorsqu'ils sont exposés à l'eau ou à l'air humide ;
• Résistance à la corrosion. Cela signifie donc que la substance ne subit pas de réactions chimiques et ne s'oxyde pas. Il est toutefois important de noter que cette propriété n'est pas présente dans tous les alliages d'acier et est davantage caractéristique de nuances exceptionnelles.
• Résistance à la chaleur. La résistance à la chaleur caractérise la capacité d'un matériau à ne pas s'oxyder sous l'influence de températures élevées et à ne pas former de tartre ;
• Résistance à la chaleur. La résistance à la chaleur détermine la capacité d'un alliage à maintenir sa résistance à haute température. Cela permet d'utiliser l'acier dans la fabrication de composants et de mécanismes soumis à des contraintes thermiques.

Propriétés technologiques de l'acier

Les propriétés technologiques de l'acier reflètent la capacité d'un métal ou d'un alliage à subir divers types de transformation. Parmi celles-ci, on peut citer :

• Usinabilité. Tous les aciers sont assez faciles à usiner, aussi bien à la main (avec une scie à métaux, un ciseau ou une lime) qu'avec des machines-outils (perçage, tournage ou fraisage).
• Malléabilité. Cette propriété est prise en compte lors du laminage, du forgeage et de l'emboutissage. L'acier présente une assez bonne malléabilité lorsqu'il est chauffé.
• Soudabilité. Ce procédé s'applique à tous les types d'acier.
• Fluidité. Cette propriété est essentielle à la production de produits semi-finis, c'est-à-dire de pièces moulées ressemblant à des pièces finies et ne nécessitant qu'un léger usinage supplémentaire.
• Trempabilité. La trempabilité dépend de la taille des pièces et des produits, ainsi que de la composition chimique de l'acier. Pour accroître cette trempabilité, des composants d'alliage tels que le chrome et le tungstène sont ajoutés à l'acier.
• Résistance à l'usure. Pour accroître cette résistance, les pièces frottantes (dents d'engrenage) sont soumises à un traitement thermique (trempe) et chimico-thermique (cémentation, nitruration). Des éléments d'alliage tels que le manganèse et le silicium sont ajoutés à l'acier à cette même fin.
• Résistance à la corrosion. Pour accroître cette résistance, on ajoute du nickel, du chrome et du titane à l'acier, ce qui produit des aciers dits inoxydables.

Propriétés mécaniques de l'acier

• Force. Capacité d'un métal à supporter des charges externes importantes. Cette propriété est caractérisée par sa limite d'élasticité et sa résistance à la traction.
  • Résistance à la traction. La contrainte mécanique maximale au-dessus de laquelle l'acier se rompt.
  • Limite d'élasticité. Ce paramètre indique la contrainte mécanique au-dessus de laquelle le matériau continue de s'allonger dans des conditions sans charge.
• Plastique. Capacité à changer de forme sous charge et à la conserver à vide. Elle est quantifiée par l'allongement relatif et l'angle de flexion.
• Résistance aux chocs. Capacité d'un métal à résister aux charges dynamiques. Cette caractéristique est évaluée quantitativement par le travail nécessaire à la fracture d'un échantillon, divisé par sa section transversale.
• Dureté. Capacité à résister à l'impact d'objets solides. Caractérisée quantitativement par la charge par surface d'empreinte lorsqu'elle est pressée avec une pyramide de diamant (méthode Vickers) ou une bille d'acier (méthode Brinell).

Propriétés magnétiques de l'acier

Comme on le sait, presque tous les aciers (à l’exception de certains aciers inoxydables) sont magnétiques.

Il convient de préciser tout de suite que l’acier inoxydable est en réalité magnétique.

Tous les aciers inoxydables ne sont pas magnétiques, mais ils le sont tout de même. Il n'existe pas de réponse définitive, car les propriétés magnétiques des alliages sont déterminées par les propriétés de leurs composants structurels. Ainsi, un type d'acier inoxydable peut attirer un aimant, tandis qu'un autre y est totalement indifférent. Alors, comment cela fonctionne-t-il ?

Tout est une question de composition structurelle.

La martensite, du point de vue des propriétés magnétiques, est un ferromagnétique pur.

La ferrite peut présenter deux modifications. À des températures inférieures au point de Curie, elle est, comme la martensite, ferromagnétique. La ferrite delta à haute température est paramagnétique.

Ainsi, les aciers résistants à la corrosion dont la structure est constituée de martensite sont des aciers inoxydables magnétiques. Ces alliages réagissent à un aimant comme l'acier au carbone ordinaire. Les aciers ferritiques ou ferrito-martensitiques peuvent avoir des propriétés différentes selon le rapport de leurs composants de phase, mais ils sont le plus souvent ferromagnétiques.

Par conséquent, le chrome et certains alliages d’acier inoxydable au chrome-nickel sont considérés comme magnétiques.

Les alliages non magnétiques comprennent les aciers au chrome-nickel et au chrome-manganèse-nickel.

Il est assez facile de déterminer si l'acier dont vous avez affaire est de l'acier inoxydable véritable. Nettoyez la surface jusqu'à ce qu'elle brille, puis appliquez et frottez deux ou trois gouttes d'une solution concentrée de sulfate de cuivre. Si la couche de cuivre transparaît (le sulfate devient une couche de cuivre), il ne s'agit pas d'acier inoxydable. En l'absence de changement ou d'impact, vous avez affaire à de l'acier inoxydable véritable.

Il est important de noter qu’il est impossible de déterminer à la maison si l’acier inoxydable est de qualité alimentaire.

Par conséquent, vous ne devez pas utiliser de métaux non testés pour les ustensiles de cuisine.

Un peu plus sur les propriétés des aciers

L'utilisation généralisée du métal s'explique par plusieurs caractéristiques avantageuses, parmi lesquelles : propriétés de l'acier :

• Capacité thermique spécifique à 20 °C : 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C)) ;
• Densité : 7700-7900 kg/m³ ;
• Point de fusion : 1450-1520 °C ;
• Densité : 75 500-77 500 N/m³ (7 700-7 900 kgf/m³ dans le système MKGSS) ;
• Chaleur spécifique de fusion : 84 kJ/kg (20 kcal/kg, 23 W h/kg) ;
• Le coefficient de conductivité thermique varie en fonction du type d'acier et des impuretés dans sa composition et peut aller de 15,5 W/(m·K) à 54,4 W/(m·K) ;
• Le coefficient de dilatation thermique linéaire est compris entre 11,9 · 10^-6 1/⁰De 11,0 à 10^-6 1/⁰C et dépend de la marque et des composants supplémentaires de l'alliage.

La résistance à la traction est déterminée pour chaque type d'acier séparément et possède les indicateurs suivants, donnés ci-dessous :

• Structurel 373-412 MPa;
• Silicium-chrome-manganèse, utilisé dans la fabrication d'outils 1,52 GPa ;
• Ingénierie du carbone 314-785 MPa ;
• Rail 690-785 MPa.

Les propriétés du matériau varient également en fonction de la teneur en carbone. Voici les propriétés suivantes : types d'acier:

• faible teneur en carbone (moins de 0,25% de carbone) ;
• carbone moyen (0,3 – 0,55% carbone) ;
• à haute teneur en carbone (0,6 – 2% carbone).

Pour améliorer l'aptitude à l'emploi de l'acier, on procède à un alliage : l'ajout de métaux à l'acier fondu modifie les propriétés de l'alliage (augmentation de la résistance mécanique, de la conductivité électrique, de la résistance à la corrosion, ainsi que des conductivités magnétique et thermique). Le molybdène, l'aluminium, le chrome, le nickel et plusieurs autres métaux sont utilisés comme métaux d'alliage. On distingue : types d'acier allié:

• Faiblement allié – inclusions de métaux d’alliage ne dépassant pas 4% ;
• Moyennement allié – les métaux d’alliage ne constituent pas plus de 11% inclusions ;
• Alliage élevé – plus que 11%.

Nuances d'acier

Marquage de l'acier selon GOST est produit par désignation alphabétique. Grâce à l'ordre des règles de désignation, il est possible de connaître et de lire marquages en acier Ce n'est pas une tâche difficile avec de telles désignations. Il existe un certain nombre de désignations établies. marquage acier Par GOST:

• H – nickel;
• M – molybdène;
• T – titane;
• X – chrome;
• K – cobalt;
• B – tungstène;
• T – titane;
• D – cuivre;
• G – manganèse;
• C – silicium;
• F – vanadium;
• R – bore;
• A – azote;
• B – niobium;
• E – sélénium;
• C – zirconium;
• U – aluminium;
• Ч – signifie la présence de métaux des terres rares.

Pour désigner différents types en fonction de la composition et de la destination de l'acier, les séries de désignations de lettres suivantes sont utilisées :

• PS – semi-calme ;
• KP – ébullition ;
• SP – calme.

En conséquence, en voyant les désignations susmentionnées dans le marquage de l'alliage, nous pouvons déterminer sa composition et comprendre quel type de matériau nous avons devant nous.

Une bonne aide serait la table de marquage en acier