Introduction aux cinq principaux types d'acier

Actuellement, l'industrie de l'acier divise principalement l'acier en cinq catégories, à savoir l'acier au carbone de qualité supérieure, l'acier au carbone structuraux, l'acier structural à haute résistance à bas alliage, l'acier structural allié et l'acier inoxydable (plaques d'acier inoxydable, bobines d'acier inoxydable). Dans la suite, cet article présentera séparément chacune de ces catégories. 

Acier au carbone de qualité supérieure 

Ce type d'acier contient du carbone et une certaine quantité de silicium (habituellement pas plus de 0,40 %) pour la désoxydation, ainsi que du manganèse (habituellement pas plus de 0,80 %, avec un maximum de 1,20 %). Les autres éléments d'alliage sont essentiellement absents (à l'exception des éléments résiduels). 

Ce type d'acier doit garantir simultanément sa composition chimique et ses propriétés mécaniques. La teneur en éléments d'impuretés tels que le soufre et le phosphore dans l'acier est généralement contrôlée en dessous de 0,035 %. Si elle est contrôlée en dessous de 0,030 %, on l'appelle acier de haute qualité supérieure, et sa nuance doit être suivie de « A », par exemple 20A ; si le phosphore est contrôlé en dessous de 0,025 % et le soufre en dessous de 0,020 %, on l'appelle acier de qualité supérieure exceptionnelle, et sa nuance doit être suivie de « E » pour la distinction. Pour les autres éléments d'alliage résiduels introduits dans l'acier par les matières premières, tels que le chrome, le nickel, le cuivre, etc., leur teneur est généralement contrôlée à Cr ≤ 0,25 %, Ni ≤ 0,30 %, Cu ≤ 0,25 %. Il existe également des nuances où la teneur en manganèse atteint 1,40 %, qui peuvent être appelées aciers au manganèse. 

Il convient de noter que ce type d'acier améliore principalement ses propriétés mécaniques en ajustant la teneur en carbone. Il est produit en grande quantité et largement utilisé. Il est généralement laminé (forgé) en des formes telles que rond, carré, plat, etc., ainsi que des plaques et des tubes sans soudure. Il est principalement utilisé pour fabriquer des composants de structure générale et de structure mécanique, ainsi que des composants de construction et des tuyaux pour le transport de fluides. Selon les exigences d'utilisation, il est parfois nécessaire de le soumettre à un traitement thermique (normalisation ou trempe et revenu) avant de pouvoir l'utiliser. 

Acier au carbone pour construction 

Ce grade d'acier est généralement produit par des convertisseurs ou des fours à ciel ouvert. Les principaux matières premières sont la fonte et les déchets d'acier. Les teneurs en soufre et en phosphore dans l'acier sont plus élevées que celles des aciers au carbone de qualité supérieure. Généralement, la teneur en soufre est ≤ 0,050 % et la teneur en phosphore est ≤ 0,045 %. La teneur en autres éléments d'alliage introduits dans l'acier à partir des matières premières, tels que le chrome, le nickel et le cuivre, n'est généralement pas supérieure à 0,30 %. Selon les exigences de composition et de performance, les grades de ce type d'acier sont représentés par des grades tels que Q195, Q215A/B, Q235A/B/C/D, Q255A/B, Q275, etc. 

Ici, le «Q» représente la lettre capitale initiale du caractère chinois «qu», qui signifie «rendement». Les nombres suivants indiquent la valeur du point de limite d'élasticité minimale (σs) de cette nuance. Les symboles qui suivent sont classés en quatre nuances (A, B, C, D) en fonction de la teneur en éléments d'impuretés (soufre, phosphore) dans l'acier, la teneur diminuant de haut en bas, accompagnée de variations des éléments carbone et manganèse. 

La production de ce type d'acier est la plus importante, et ses applications sont très étendues. Il est principalement utilisé pour le laminage en tôles, en profilés (ronds, carrés, plats, rectangulaires, en U, en angle, etc.) et en matériaux de forme spéciale, ainsi que pour la fabrication de tubes d'acier soudés. Habituellement, il est utilisé pour la fabrication de structures de bâtiments telles que les usines, les ponts et les navires, ainsi que pour les tuyaux généraux de transport de fluides. Généralement, ce type d'acier est utilisé directement sans traitement thermique. 

Acier structural à haute résistance faiblement allié 

Ce type d'acier contient non seulement une certaine quantité d'éléments de base tels que le silicium ou le manganèse, mais aussi d'autres éléments adaptés à la situation des ressources de notre pays. De tels éléments comprennent le vanadium (V), le niobium (Nb), le titane (Ti), l'aluminium (Al), le molybdène (Mo), l'azote (N) et les terres rares (RE) et autres éléments traces. Selon la composition chimique et les exigences de performance, ses nuances sont représentées par Q295A, B, Q345A, B, C, D, E, Q390A, B, C, D, E, Q420A, B, C, D, E, Q460C, D, E, etc. Les significations de ces nuances sont les mêmes que celles de l'acier structural au carbone. 

Des éléments traces formant des grains fins tels que V, Nb, Ti, Al sont présents dans ce type d'acier. En dehors des aciers de nuance A et B, au moins l'un de ces éléments devrait être présent dans les nuances C, D et E de l'acier ; pour améliorer les propriétés de l'acier, l'un de ces éléments peut également être ajouté aux aciers de nuance A et B. De plus, les éléments résiduels de Cr, Ni et Cu dans ce type d'acier ne devraient pas dépasser 0,30 % chacun. Q345A, B, C, D et E sont des nuances représentatives de ce type d'acier ; les aciers de nuance A et B sont généralement appelés 16Mn ; pour les nuances supérieures à C, un ou plusieurs éléments traces devraient être ajoutés, et un élément supplémentaire de performance d'impact à basse température devrait être inclus dans les propriétés mécaniques. 

Comparé à l'acier au carbone structuraux, ce type d'acier présente les avantages d'une résistance plus élevée, d'une meilleure performance globale, d'une durée de vie plus longue, d'une plus large gamme d'applications et d'une plus grande rentabilité. Cet acier est principalement utilisé pour être laminé en tôles, en profilés, en tubes sans soudure, etc., et est largement utilisé dans les ponts, les navires, les chaudières, les véhicules et les structures de bâtiments importantes. 

Acier d'alliage structuraux 

Ce type d'acier est obtenu en ajoutant une ou plusieurs éléments d'alliage en quantité appropriée à l'acier au carbone structuraux de haute qualité, afin d'améliorer les propriétés mécaniques, la ténacité et la trempabilité de l'acier. Les produits fabriqués à partir de cet acier subissent généralement un traitement thermique (normalisation ou trempe et revenu). Avant que les pièces et composants fabriqués soient mis en service, ils ont généralement besoin de subir une trempe ou un traitement chimique de surface (cémentation, nitruration, etc.), une trempe de surface ou une trempe haute fréquence, etc. Par conséquent, en fonction de la composition chimique (principalement la teneur en carbone), du procédé de traitement thermique et de l'application, ce type d'acier peut être grossièrement divisé en trois catégories : l'acier cémenté, l'acier trempé et revenu et l'acier nitruré. 

Ce type d'acier est principalement laminé (forgé) en sections rondes, carrées, plates et tubes sans soudure. Il est principalement utilisé pour la fabrication de pièces importantes et de grande taille dans les produits mécaniques, ainsi que pour les conduites sous haute pression, les conteneurs, etc. De plus, il a des propriétés mécaniques globales supérieures à celles de l'acier structural au carbone de haute qualité. 

Les tubes d'acier sans soudure en ce type d'acier sont largement utilisés dans les supports hydrauliques, les bouteilles de gaz sous haute pression, les chaudières sous haute pression, l'équipement d'engrais, le craquage pétrolier, les manchons d'arbre de demi-axe d'automobile, les moteurs diesel, les raccords de tuyaux hydrauliques et d'autres applications. 

Acier inoxydable

Selon leurs principales applications industrielles, l'acier inoxydable peut être classé en deux grandes catégories : l'acier inoxydable résistant aux acides et l'acier résistant à la chaleur sans exfoliation. 

L'acier inoxydable résistant aux acides peut être divisé en deux types : l'acier inoxydable et l'acier résistant aux acides. Parmi eux, l'acier qui peut résister à la corrosion dans l'air est appelé acier inoxydable ; l'acier qui peut résister à la corrosion dans divers milieux fortement corrosifs est appelé acier résistant aux acides. L'acier inoxydable ne résiste pas nécessairement à la corrosion acide, mais l'acier résistant aux acides a une excellente résistance à la rouille. 

Ce type d'acier contient non seulement les cinq éléments majeurs (C, Si, Mn, P, S), mais contient également principalement des éléments d'alliage de chrome et de nickel. Par exemple, l'acier au chrome (type Cr13), l'acier au chrome-nickel (type 18-8) ; il existe également des types qui contiennent un ou plusieurs éléments tels que le molybdène, le niobium, le titane et l'azote sur la base de l'acier au chrome-nickel. 

Les produits fabriqués à partir de cet acier, tels que les rondelles, les plaques, les bandes, les fils, les tubes, etc., sont largement utilisés dans les équipements chimiques, les dispositifs médicaux, les équipements de l'industrie alimentaire, ainsi que les armoires domestiques et les décorations dans les hôtels et les restaurants. 

L'acier résistant à la chaleur et non pelable est divisé en deux types : l'acier résistant à la chaleur et l'acier non pelable. L'acier qui ne se décape pas même lorsqu'il est exposé à des milieux à haute température est appelé acier non pelable ; l'acier qui peut résister à l'érosion des milieux à haute température et a une résistance suffisante sans se décaper est appelé acier résistant à la chaleur. 

Ce type d'acier contient non seulement les éléments de chrome et de nickel présents dans l'acier inoxydable et résistant aux acides, mais incorpore également un ou plusieurs des éléments d'alliage tels que l'aluminium (Al), le tungstène (W), le cobalt (Co) et le vanadium (V). Les produits fabriqués tels que les cylindres, les plaques, les bandes et les tubes sont largement utilisés dans les équipements pétrochimiques, les chaudières de centrales électriques, les moteurs à turbine, les fours de chauffage industriel et les composants qui fonctionnent à haute température.