• Le tungstène, jusqu’à la proportion de 18 p. 100, augmente la stabilité de l’acier au revenu et lui confère une grande résistance à l’usure par la pré-
sence de carbures durs (aciers à outils et aciers dits « à coupe rapide »).
D’après leur application, les aciers alliés sont classés en diverses catégories.
ACIERS DE CONSTRUCTION POUR USAGES
GÉNÉRAUX
Ce sont des aciers au chrome-nickel, au chrome-molybdène ou au nickel-chrome-molybdène, dans lesquels
on recherche, en relation avec les formes et les dimensions des pièces, la meilleure homogénéité de traitement thermique avec les caractéristiques mécaniques optimales ; ils sont très employés dans l’industrie mécanique pour la confection d’organes de machines ou de moteurs.
ACIERS À OUTILS
Ces aciers sont utilisés soit pour les outils de coupe, soit pour les outillages de formage à froid ou à chaud (matrices et poinçons d’emboutissage, de forgeage), soit encore par les outillages de découpe à chaud ou à froid par cisaillage. On demande à ces aciers des caractéristiques de dureté, de résilience, de tenue à l’usure et à la fatigue ; de plus, dans certains cas, ces caractéristiques doivent se conserver malgré réchauffement de l’outil. Les compositions les plus courantes correspondent aux aciers indéformables à 2 p. 100 de manganèse et de vanadium, aux aciers indéformables à 2 p. 100
de carbone et à 13 p. 100 de chrome, aux aciers à 2 p. 100 de silicium avec molybdène et aux aciers les plus caractéristiques au tungstène et au chrome.
Dans cette dernière catégorie, il faut noter un acier dit à coupe rapide, mis au point par Frederick Winslow Taylor (1856-1915) aux États-Unis en 1906 et qui permet l’usinage à grande vitesse, même avec un échauffement de la
pointe de l’outil vers 600 °C ; la composition classique comporte 1 p. 100
de carbone, 18 p. 100 de tungstène, 4 p. 100 de chrome et 1 p. 100 de vanadium.
ACIERS INOXYDABLES
Ces aciers doivent résister à l’action d’agents de corrosion en milieu sec ou liquide et à des températures ne dépassant pas 250 °C (industrie chimique et alimentaire, bâtiment).
Le chrome est l’élément primordial de la tenue à la corrosion ; mais, pour des raisons de traitement thermique et de stabilité, des éléments tels que le nickel et le molybdène doivent être ajoutés. Suivant leur structure micrographique, on distingue :
• les aciers martensitiques, à 12-15 p. 100 de chrome et 0,4 p. 100
de carbone, dont la bonne inoxydabilité est combinée à d’excellentes caractéristiques mécaniques ;
• les aciers ferritiques, à
16-30 p. 100 de chrome et moins
de 0,3 p. 100 de carbone, de carac-téristiques mécaniques moyennes,
mais utilisés pour leur tenue à certains milieux acides notamment dans l’industrie chimique et aussi pour la décoration de bâtiments ;
• les aciers austénitiques, les plus courants, à 18 p. 100 de chrome et 8 p. 100 de nickel, avec addition de 3 p. 100 de molybdène ; lors du soudage de ces aciers, des précipitations de carbures entraînent une diminution de la tenue à la corrosion : d’où la nécessité d’une très faible teneur en carbone, inférieure à 0,02 p. 100, ou d’une addition d’éléments stabilisants (titane, niobium).
ACIERS RÉFRACTAIRES
Ces aciers présentent une bonne tenue à l’oxydation ou à l’action corrosive de certains gaz, sels, métaux fondus, ainsi qu’une grande résistance mécanique, particulièrement au fluage en fonction du temps ; certaines compositions downloadModeText.vue.download 103 sur 543
La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 1
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dérivées de celles des aciers inoxydables comportent jusqu’à 30 p. 100 de chrome et 20 p. 100 de nickel, avec des additions de silicium, d’aluminium, de tungstène, de titane, de molybdène et de cobalt.
ACIERS POUR APPLICATIONS PARTICU-
LIÈRES
Les aciers à roulement acquièrent de bonnes caractéristiques mécaniques, notamment une grande résistance à l’usure et à la fatigue, par l’addition de 2 p. 100 de chrome. Les aciers pour aimants permanents sont alliés avec du cobalt (jusqu’à 30 p. 100), du tungs-
tène et du chrome.
Les aciers dénommés « Maraging »
(de martensite et aging, « vieillissement »), fortement alliés (18 p. 100
de nickel, 8 p. 100 de cobalt, 4 p. 100
de molybdène, 0,5 p. 100 de titane et seulement 0,03 p. 100 de carbone), acquièrent des caractéristiques élevées de résistance et de ténacité grâce à un traitement de durcissement structural.
L’emploi de ces aciers est surtout ap-précié dans l’industrie aéronautique et spatiale, dans l’industrie chimique (ré-
servoirs sous pression, appareillages) et pour des outillages travaillant à haute température.
R. L. R.
Historique
de la production
Jusqu’à la fin du XVIIIe s., le fer a été le métal le plus couramment employé.
On ne sut obtenir de la fonte en Occident qu’à la suite de l’amélioration des fours qu’apporta le Moyen Âge, et, avant l’emploi généralisé du coke, le produit resta peu utilisé. L’acier, géné-
ralement obtenu par cémentation, et fourni en très petites quantités, servait à la fabrication des armes, des ressorts.
La métallurgie était une industrie de régions riches en bois, en minerais superficiels et en eau : elle animait, en France, les plateaux de Champagne, de Lorraine, de Franche-Comté et du Périgord. La Suède et la Russie étaient devenues les principaux fournisseurs d’un monde occidental qui manquait de plus en plus de bois, mais qui utilisait largement le métal.
L’histoire moderne de la métallurgie commence avec l’utilisation du charbon de terre par Abraham Darby, mais les progrès furent lents, et les premières expériences, qui remontent à 1709, ne suscitèrent guère d’enthousiasme. Il fallut un demi-siècle pour maîtriser la nouvelle technique et à peu près autant pour ouvrir de nouveaux marchés à la fonte produite. Depuis lors, l’histoire de la métallurgie est celle de mutations techniques incessantes et d’une croissance continue et accélérée des productions et des consommations.
Les deux premiers tiers du XIXe s.
sont l’âge de la fonte. Au lendemain de la guerre de Sécession, en 1867, les États-Unis produisent 1,5 Mt de fonte et 20 000 t d’acier. La disproportion est peut-être moins marquée en Europe, mais elle est très élevée : en France, en 1855, l’acier ne représente que 4 p. 100 de l’ensemble des articles obtenus. L’invention du convertisseur réalisée par Bessemer en 1855 permet d’obtenir l’acier en grande quantité et à bas prix. Les innovations se succèdent alors durant un demi-siècle : les procé-
dés Martin, Thomas et Gilchrist, et les aciers électriques apparaissent successivement, si bien que le triomphe de l’acier est fait d’une série de transformations successives qui bouleversent les marchés. En 1880, au moment où la production d’acier commence à se généraliser, la production sidérurgique mondiale n’est que de 18 Mt. Elle croît très vite jusqu’à la Première Guerre mondiale (75 Mt en 1913) et ensuite jusqu’à la Grande Crise (120 Mt en 1929). Cette croissance se ralentit un peu ensuite en raison de la dépression des années 30 et de la Seconde Guerre mondiale, mais peut-être aussi à cause d’une certaine torpeur dans le domaine de la recherche et de l’innovation. Les alliages sont de plus en plus complexes, les utilisations possibles des aciers se multiplient, mais les techniques de fabrication demeurent en 1950 à peu près ce qu’elles étaient en 1910 : il n’y a pas eu de procédés vraiment nouveaux, et les progrès ont tenu à la rationalisation des opérations, qui a provoqué une augmentation rapide des échelles optimales. En 1950, la production n’a pas encore doublé par rapport à 1929, puisqu’elle est de 200 Mt.
La période contemporaine se marque par une nouvelle vague d’innovations, la mise au point de bas fourneaux ou encore l’utilisation de l’oxygène pour la fabrication de l’acier. La production augmente à un rythme rapide, puisqu’elle a dépassé 700 Mt en 1974.