Les usages de l’acier dans l’industrie

L’acier est un alliage de fer et de carbone. En cela il diffère des autres alliages métalliques, constitués uniquement d’un mélange de métaux, l’un de ces derniers étant présent en quantité très majoritaire dans l’alliage. Les aciers contiennent donc une majorité de fer et un peu de carbone (2 % en général), mais également, dans des proportions très fines, d’autres types de métaux, ou encore des inclusions non métalliques. Ce sont ces éléments, présents en très petites quantités, qui déterminent, entre autres, les caractéristiques précises de l’acier obtenu, et l’usage industriel qui lui sera réservé.

Outre la composition exacte de l’acier, les conditions dans lesquelles va être obtenu l’alliage déterminent également ses propriétés : température, temps de préparation, obtention via un haut fourneau ou un arc électrique… Ce sont donc bien les ingrédients et la recette qui influent sur le type d’acier obtenu.

Au niveau de l’industrie, l’acier est l’alliage métallique le plus utilisé : automobile, aéronautique, construction… Quelles sont les propriétés des alliages qui vont intéresser les industriels ?

En tout premier lieu, c’est l’élasticité qui fait de l’acier un matériau prisé par les industriels. L’élasticité est la capacité qu’a un matériau à retrouver sa forme d’origine, une fois qu’il n’est plus soumis à la force qui provoque la déformation. Cette propriété est très utile dans l’industrie automobile ou aéronautique par exemple. Aujourd’hui, les secteurs R et D développent des aciers à très haute limite d’élasticité pour ces secteurs. La limite d’élasticité est la limite à partir de laquelle un matériau va se déformer définitivement, sans reprendre sa forme initiale. Elle définit donc les contraintes limites qui peuvent être subies par un matériau, pour un usage précis.

Les contraintes exercées sur un alliage métallique vont entraîner sa déformation. Cette déformation peut être élastique, mais elle peut également être plastique, si l’acier conserve de manière permanente une déformation, une fois que la contrainte cesse d’être appliquée. Cette propriété va être utilisée pour développer des aciers destinés aux secteurs de l’agroalimentaire ou de la pharmacie, par exemple.

Autre propriété qui intéresse l’industrie, la résistance à la traction. Cette propriété permet aux aciers d’être très résistants aux contraintes de traction, notamment en ce qui concerne les risques de rupture des matériaux lors de ces tractions. Cette propriété intéresse de nombreux secteurs industriels, aux premiers rangs desquels les industries de la construction et de l’automobile.

La résistance à la corrosion est l’apanage des aciers inoxydables. Ces derniers ont de nombreuses propriétés : ils peuvent être utilisés dans une large plage de températures, sont résistants aux produits chimiques et biologiques, faciles à nettoyer… ce qui en fait un alliage très utilisé dans les secteurs des technologies médicales ou de l’industrie agroalimentaire.

La ténacité, qui est la capacité de l’acier à résister et à garder ses propriétés pendant l’emboutissage, le pliage, et le redressage par exemple, représente une propriété qui explique en grande partie le succès industriel des aciers. Cette capacité à être usiné et travaillé industriellement est fondamentale, pour de nombreux secteurs industriels fabriquant des pièces métalliques extrêmement diversifiées.

Enfin, d’autres propriétés des aciers, considérées comme secondaires par rapport à celles que nous venons d’évoquer, méritent d’être soulignées. La résistance aux chocs par exemple, qui permet aux aciers de résister à des charges dynamiques répétées, est très prisée pour certaines pièces développées dans l’industrie aéronautique par exemple.

La dureté de l’acier, c’est-à-dire la force à laquelle l’acier s’oppose lorsqu’il subit la force des matériaux plus durs que lui, et la soudabilité, qui est la capacité de créer des connexions permanentes par soudage, sont deux propriétés également fondamentales pour l’industrie. En effet, la soudabilité par exemple, va permettre l’usage des aciers pour la fabrication d’objets industriels composés de plusieurs pièces que l’on va ensuite souder, ce qui n’est possible que pour certains types d’alliages métalliques.

On constate donc que les multiples propriétés d’un alliage métallique comme l’acier, sont non seulement tributaires des conditions de fabrication de l’alliage, mais aussi et surtout de sa composition précise. Ces propriétés vont permettre d’orienter le matériau vers l’usage industriel le plus adapté.