Acier bas carbone : composition et propriétés

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

L'acier à faible teneur en carbone est omniprésent. Sa popularité est basée sur ses propriétés physiques et chimiques et son faible coût. Cet alliage est largement utilisé dans l'industrie et la construction. Examinons de plus près ce type d'acier.

Composition

L'acier est du fer enrichi en carbone pendant le processus de fusion. La fusion du carbone se caractérise par la présence de carbone, qui détermine les propriétés de base du métal, et d'impuretés: phosphore (jusqu'à 0,07 %), silicium (jusqu'à 0,35 %), soufre (jusqu'à 0,06 %), manganèse (jusqu'à 0,8%). Ainsi, l'acier doux ne contient pas plus de 0,25 % de carbone.

Comme pour les autres additifs, le manganèse et le silicium servent à désoxyder (éliminer l'oxygène du métal liquide, ce qui réduit la fragilité lors de la déformation à chaud). Mais un pourcentage accru de soufre peut entraîner la fissuration de l'alliage lors du traitement thermique, le phosphore - lors du traitement à froid.

Méthodes d'obtention

La production d'un alliage à faible teneur en carbone peut être décomposée en plusieurs étapes: chargement de fer et de ferraille (charge) dans le four, traitement thermique jusqu'à fusion, élimination des impuretés de la masse.

En outre, la coulée d'acier ou un traitement supplémentaire peuvent avoir lieu: avec du laitier ou sous vide et des gaz inertes.

Trois façons sont utilisées pour exécuter de tels processus:

• Fours à foyer ouvert. L'équipement le plus courant. Le processus de fusion se déroule en quelques heures, ce qui permet aux laboratoires de suivre la qualité de la composition résultante.
• Fours convecteurs. Produit par purge à l'oxygène. Il convient de noter que les alliages ainsi obtenus ne sont pas de haute qualité, car ils contiennent plus d'impuretés.
• Fours à induction et électriques. Le processus de production va de pair avec l'utilisation de scories. De cette façon, des alliages de haute qualité et spécialisés sont obtenus.

Considérons les caractéristiques de la classification des alliages.

Vues

L'acier à faible teneur en carbone peut être de trois types:

• Qualité régulière. Dans ces alliages, la teneur en soufre ne dépasse pas 0,06 %, le phosphore 0,07 %.
• Qualité. Contient: soufre jusqu'à 0,04 %, phosphore jusqu'à 0,035 %.
• Haute qualité. Soufre jusqu'à 0,025 %, Phosphore jusqu'à 0,025 %
• Qualité spéciale. Faible teneur en impuretés: soufre jusqu'à 0,015 %, phosphore - jusqu'à 0,025 %.

Comme mentionné précédemment, moins il y a d'impuretés, meilleure est la qualité de l'alliage.

L'acier à faible teneur en carbone GOST 380-94 de qualité ordinaire est divisé en trois autres groupes:

• A. Défini par sa mécaniquePropriétés. La forme de livraison au consommateur se trouve le plus souvent sous forme de multi-sections et de tôles.
• B. Les principaux indicateurs sont la composition chimique et les propriétés. Optimal pour l'action mécanique par pression sous le facteur thermique (forgeage, emboutissage).
• B. Pour ces types d'alliages, les propriétés suivantes sont importantes: techniques, technologiques, physiques, chimiques et, par conséquent, la composition.

Selon le processus de désoxydation, l'acier est divisé en:

• Calme. Le processus de durcissement se déroule sans problème. Aucun gaz n'est libéré au cours de ce processus. Le retrait se produit au milieu du lingot.
• Semi-calme. Une vision intermédiaire de l'acier entre compositions calmes et bouillantes.
• Ébullition. La solidification se produit avec la libération de gaz. Manchon rétractable dissimulé.

Caractéristiques de base

L'acier à faible teneur en carbone a une ductilité élevée, facile à déformer à froid et à chaud. Une caractéristique distinctive de cet alliage est sa bonne soudabilité. En fonction des éléments supplémentaires, les propriétés de l'acier peuvent changer.

Le plus souvent, les alliages à faible teneur en carbone sont utilisés dans la construction et l'industrie. Cela est dû au prix bas et aux bonnes propriétés de résistance. Un tel alliage est également appelé structurel. Les propriétés de l'acier doux sont cryptées dans le marquage. Ci-dessous, nous examinerons ses caractéristiques.

Fonctions de marquage

L'acier doux ordinaire porte la lettre CT et le chiffre. Le nombre doit être divisé par 100, alors il seracomprendre le pourcentage de carbone. Par exemple, CT15 (carbone 0,15%).

Considérons le marquage et déchiffrons les désignations:

• Les premières lettres ou leur absence indiquent l'appartenance à un groupe de qualité particulier. Il peut s'agir de B ou de C. S'il n'y a pas de lettre, l'alliage appartient à la catégorie A.
• St signifie acier.
• Désignation numérique - pourcentage chiffré de carbone.
• kp, ps - désigne un alliage bouillant ou semi-calme. L'absence de désignation indique que l'acier est calme (cn).
• La désignation de la lettre et le chiffre qui la suit révèlent quelles impuretés sont incluses dans la composition et leur pourcentage. Par exemple, G - manganèse, Yu - aluminium, F - vanadium.

Pour les aciers à faible teneur en carbone de haute qualité, le lettrage "St" n'est pas mis dans le marquage.

Applique également le codage couleur. Par exemple, l'acier doux de grade 10 est blanc. Les aciers spéciaux peuvent être désignés par des lettres supplémentaires. Par exemple, "K" - est utilisé dans la construction de chaudières; OSV - utilisé pour la fabrication d'essieux de wagons, etc.

Produits manufacturés

Plusieurs groupes de produits sidérurgiques peuvent être distingués:

• Tôle d'acier. Sous-espèce: tôle épaisse (GOST 19903-74), tôle mince (GOST 19904-74), large bande (GOST 8200-70), bande (GOST 103-76), ondulé (GOST 8568-78)
• Profils angulaires. Étagère égale (GOST 8509-93), étagère inégale (GOST 8510-86).
• Chaînes (GOST 8240-93).
• Poutres en I. Poutres en I ordinaires (GOST 8239-89), poutres en I à large étagère (GOST 26020-83, STO ASCHM 20-93).
• Tuyaux.
• Revêtement de sol profilé.

À cette liste s'ajoutent les profils secondaires, qui sont formés par soudage et usinage.

Domaines d'application

Le champ d'application de l'acier à faible teneur en carbone est assez large et dépend du marquage:

• St 0, 1, 3Gsp. Large application dans la construction. Par exemple, fil d'armature en acier doux,
• 05kp, 08, 08kp, 08y. Bon pour l'emboutissage et l'étirage à froid (haute plasticité). Utilisé dans l'industrie automobile: pièces de carrosserie, réservoirs de carburant, bobines, pièces de structures soudées.
• 10, 15. Utilisé pour les pièces qui ne sont pas soumises à des charges élevées. Tuyaux de chaudière, pièces embouties, raccords, boulons, vis.
• 18kp. Une application typique concerne les structures produites par soudage.
• 20, 25. Largement utilisé pour la production de fixations. Accouplements, poussoirs de soupapes, châssis et autres pièces de machines agricoles.
• 30, 35. Essieux, pignons, engrenages, etc. légèrement chargés
• 40, 45, 50. Pièces à charge moyenne. Par exemple, vilebrequins, disques de friction.
• 60-85. Pièces soumises à de fortes contraintes. Il peut s'agir de voies ferrées, de roues de grue, de ressorts, de rondelles.

Comme vous pouvez le constater, la gamme de produits est vaste - il ne s'agit pas seulement de fil d'acier doux. Aussice sont les détails de mécanismes complexes.

Acier faiblement allié et bas carbone: différences

Pour améliorer les caractéristiques de l'alliage, des éléments d'alliage sont ajoutés.

Les aciers qui contiennent une faible quantité de carbone (jusqu'à un quart de pour cent) et d'additifs d'alliage (un pourcentage total allant jusqu'à 4%) dans le cheba sont appelés faiblement alliés. Ces produits laminés conservent des qualités de soudage élevées, mais en même temps, différentes propriétés sont améliorées. Par exemple, la résistance, les performances anti-corrosion, etc. En règle générale, les deux types sont utilisés dans les structures soudées, qui doivent résister à une plage de température de moins 40 à plus 450 degrés Celsius.

Caractéristiques de soudage

Le soudage des aciers bas carbone est très performant. Le type de soudure, les électrodes et leur épaisseur sont sélectionnés en fonction des données techniques suivantes:

• La connexion doit être solidement fixée.
• Il ne doit y avoir aucun défaut de couture.
• La composition chimique de la couture doit être effectuée conformément aux normes spécifiées dans GOST.
• Les joints soudés doivent respecter les conditions d'utilisation (résistance aux vibrations, contraintes mécaniques, conditions de température).

Différents types de soudage peuvent être utilisés, du soudage au gaz au soudage à l'électrode consommable au dioxyde de carbone. Lors de la sélection, tenez compte de la fusibilité élevée des alliages à faible teneur en carbone et faiblement alliés.

En ce qui concerne l'application spécifique, l'acier à faible teneur en carbone est utilisé dans la construction et l'ingénierie.

La nuance d'acier est sélectionnée en fonction des propriétés physiques et chimiques requises en sortie. La présence d'éléments d'alliage peut améliorer certaines propriétés (résistance à la corrosion, aux températures extrêmes), mais aussi en détériorer d'autres. La bonne soudabilité est un autre avantage de ces alliages.

Donc, nous avons découvert ce que sont les produits en acier à faible teneur en carbone et faiblement allié.