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Aciers au Carbone

Aciers qui, comme leur nom l’indique, sont composés de fer et de carbone, les aciers au carbone sont particulièrement appréciés par le secteur de la construction. Leur teneur en carbone varie de 0,05% à 1,70%. Elle ne dépasse jamais 2%, limite au-delà de laquelle on ne parle plus d’aciers mais de fontes.

Haut carbone et bas carbone

La distinction est faite entre les aciers bas carbone, qui contiennent entre 0,05% et 0,3% de cet élément et les aciers haut carbone pour des teneurs supérieures, voire très haut carbone au-delà de 1%. La résistance de ces aciers augmente avec le pourcentage de carbone et peut encore être amplifiée par traitement thermique, aux dépends cependant de la ductilité, de la résilience et de la soudabilité. Ils présentent cependant des caractéristiques élevées en dureté et limite d’élasticité.

Malléables et peu coûteux (consultez le prix d’achat des aciers sur notre site), les aciers bas carbone sont souvent utilisés comme aciers de structure. Leur relativement faible résistance à la traction nécessite cependant parfois une opération de carburation, qui permet d’augmenter leur dureté de surface. Dans la famille des aciers haut carbone, les alliages à 0,30-0,59% servent notamment à la fabrication de grandes pièces et de composants automobiles. Au-delà, il s’agit d’aciers à ressorts, à fils à haute résistance ou utilisés pour les essieux et les poinçons.

La coutellerie est également un secteur qui privilégie de tels matériaux, plus fins et offrant des performances de tranchant et d’aiguisage plus élevées que l’acier inoxydable.

Désignations et utilisations

De l’utilisation que l’on en fait dépend bien entendu le choix de la nuance, acier « dur » ou acier « doux » pour des applications comme l’emboutissage et la chaudronnerie. Les désignations des aciers carbone dépendent du type d’alliage et de leurs utilisations. Les lettres S et E (usage général et construction mécaniques) suivies de la valeur Re (limite d’élasticité) sont employées pour les aciers non alliés, tandis que les aciers spéciaux adoptent les lettres C et GC s’ils sont moulés, suivis du pourcentage en carbone multiplié par cent. Pour les aciers alliés, la teneur en carbone précède les autres composants (cf 35NiCrMo16) si aucun d’eux n’excède 5% ; la désignation est précédée de la lettre X pour les aciers fortement alliés.

Si l’on prend l’exemple d’un acier carbone étiré mi-dur, le C45 (norme Afnor XC 48 sur les aciers à outils), on retrouve chez les fabricants des mentions complémentaires comme la teneur en soufre (C45R si elle est réduite, C45E si elle est élargie), un éventuel traitement thermique (QT) ou une trempe à l’air (N). Les usineurs le trouvent en demi-produits laminés ou étirés, plats ou ronds (tubes, barres, tiges, et profitent de sa bonne usinabilité pour le transformer en engrenages, paliers, pignons et autres vis.

COMPOSITIONC22 (étiré à froid)C45 (étiré à froid)42CrMo4 (recuit et étiré à froid)
Carbone0,24%0,5%0,45%
Silicium0,4%0,4%0,4%
Manganèse0,7%0,8%0,9%
Phosphore0,045%0,045%0,025%
Soufre0,045%0,045%0,035%
Chrome0,40%0,40%1,20%
Nickel0,40%0,40%
Molybdène0,10%0,10%0,30%
PROPRIETES
Dureté150-210 HB195-270 HB250-445 HB
Résistance minimale à la rupture380 – 570 MPa580-1050 MPa800-1300 MPa
Allongement à la rupture5-11 A%5-8 A%10-13%
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