L’Acier, l’acier ... mais qu’est-ce donc ? .... Concept Acier, un peu de technique et d’histoire ... :
L’acier est un alliage à base de fer additionné d’un faible pourcentage de carbone (de 0,008 à environ 2 % en masse). La teneur en carbone a une influence considérable (et assez complexe) sur les propriétés de l’acier : en deçà de 0,008 %, l’alliage est plutôt malléable et on parle de « fer » ; au-delà de 2 %, les inclusions de carbone sous forme graphite fragilisent la microstructure et on parle de fonte. Entre ces deux valeurs, l’augmentation de la teneur en carbone a tendance à améliorer la résistance mécanique et la dureté de l’alliage ; on parle d’aciers « doux, mi-doux, mi-durs, durs ou extra-durs » (classification traditionnelle).
On modifie également les propriétés des aciers en ajoutant d’autres éléments, principalement métalliques, et on parle d’aciers alliés. De plus, on peut encore améliorer grandement leurs caractéristiques par des traitements thermiques (notamment les trempes) prenant en surface ou à cœur de la matière ; on parle alors d’aciers traités.
Outre ces diverses potentialités, et comparativement aux autres alliages métalliques, l’intérêt majeur des aciers réside d’une part dans le cumul de valeurs élevées dans les propriétés mécaniques fondamentales : résistance aux efforts (module d’élasticité, limite élastique, résistance mécanique), dureté, résistance aux chocs (résilience). D’autre part, leur coût d’élaboration reste relativement modéré, car le minerai de fer est abondant sur terre (environ 5 % de l’écorce). Enfin les aciers sont pratiquement entièrement recyclables grâce à la filière ferraille.
On peut néanmoins leur reconnaître quelques inconvénients, notamment leur mauvaise résistance à la corrosion, mais à laquelle on peut remédier, soit par divers traitements de surface (peinture, brunissage, zingage, galvanisation à chaud, etc.), soit par l’addition d’éléments réalisant des nuances dites «inoxydables». Par ailleurs, les aciers sont difficilement moulables, donc peu recommandés pour les pièces volumineuses de formes complexes (bâtis de machines, par exemple). On leur préfère alors des fontes. Enfin, lorsque leur masse volumique est compromettante (dans secteur aéronautique par exemple), on se tourne vers des matériaux plus légers (alliages à base d’aluminium, composites, etc.), mais parfois beaucoup plus chers.
De ce fait, les aciers restent privilégiés dans presque tous les domaines d’application : équipements publics (rails, signalisation), bâtiment (armatures, structures porteuses, ferronnerie, quincaillerie), moyens de transport (carrosseries, transmission), composants mécaniques (visserie, ressorts, câbles, roulements, engrenages), outillage de frappe (marteaux, burins, matrices, etc.) et de coupe (fraises, forets, porte-plaquette), etc. La liste est loin d’être exhaustive.
Depuis l’Âge du fer, on utilisait les bas fourneaux pour produire des massiots composés de fer et d’acier, qui devait ensuite être travaillé à la main par les forgerons.
On considère souvent Réaumur comme le fondateur de la sidérurgie scientifique moderne. Il réalise de très nombreuses expériences afin d’améliorer la fabrication de l’acier et publie le résultat de ses observations en 1712.
L’acier est apparu par l’évolution de la métallurgie, vers 1786. Cette année-là, trois savants français, Berthollet, Gaspard Monge et Vandermonde, caractérisèrent trois types de produits obtenus à partir de la coulée des hauts-fourneaux : le fer, la fonte et l’acier. L’acier était alors obtenu à partir du fer, lui-même produit par affinage de la fonte issue du haut-fourneau. L’acier était plus dur que le fer et moins fragile que la fonte.
Au XIXe siècle sont apparues des méthode de fabrication directe de conversion de la fonte, avec les convertisseur Bessemer en 1856 (Henry Bessemer) le procédé Thomas-Gilchrist en 1877 (Sidney Gilchrist Thomas et Percy Carlyle Gilchrist de déphosphoration de la fonte et Siemens-Martin. Ces découvertes, permettant la fabrication en masse d’un acier de « qualité » (pour l’époque), participent à la Révolution industrielle. Enfin, vers la seconde moitié du XIXe siècle, Dmitry Chernov découvre les transformations polymorphes de l’acier et établit le diagramme binaire fer/carbone, faisant passer la métallurgie de l’état d’artisanat à celui de science.
