1. Aciers en général
   1. Désignation normalisée des aciers
2. Aciers de construction
3. Aciers inoxydables
4. Caractéristiques physiques des aciers

Caractéristiques générales

Les aciers sont des composés de fer (Fe) et de carbone (C), le fer étant majoritaire. On peut y ajouter des éléments d'alliage, essentiellement pour favoriser la trempe (refroidissement rapide permettant d'obtenir un acier très dur) ou la résistance à la corrosion (aciers inoxydables). Les masses molaires atomiques des principaux composants sont^[1] :

• fer : M_Fe = 55,845 g/mol ;
• carbone : M_C = 12,010 7 g/mol ;
• nickel : M_Ni = 58,6934 g/mol ;
• chrome : M_Cr = 51,9961 g/mol ;
• molybdène : M_Mo = 95,96 g/mol.

Les masses volumiques théoriques sont :

• fer α (ferrite) : 7 874 kg/m³ ;
• fer γ (austénite) : 8 679 kg/m³.

• ρ : masse volumique ;
• d : densité par rapport à l'eau ;
• a : ferritiques (les autres inox cités sont austénitiques)

Caractéristiques thermodynamiques

Diagramme binaire fer-carbone

Coefficients de dilatation linéiques pour quelques aciers.

• T_f : température de fusion ;
• λ : conductivité thermique ;
• L_f : chaleur latente de fusion ;
• c_p : chaleur massique, capacité calorifique à pression constante ;
• α : coefficient de dilatation linéaire.

La température de fusion des aciers est très variable et dépend en particulier de la teneur en carbone, comme indiqué sur le diagramme ci-contre.

Le coefficient de dilatation linéaire dépend de la température, comme indiqué sur le second diagramme. Ce diagramme fait figurer, du bas vers le haut :

• un acier inoxydable ferritique ;
• un acier inoxydable martensitique ;
• un acier au carbone ;
• un acier austéno-ferritique (duplex) ;
• un acier austénitique.

Caractéristiques électromagnétiques

La résistivité électrique dépend beaucoup des impuretés, donc de la nuance de l'acier. Cela explique un écart d'un ordre de grandeur que l'on peut avoir entre le fer pur et certains aciers.

Notons que la ferrite est ferromagnétique, tandis que l'austénite — et donc la plupart des aciers inoxydables — est paramagnétique.

• ρ_e : résistivité électrique à 20 °C ;
• σ : conductivité électrique ;
• α : coefficient de température : ρ(θ) = ρ₀(1 + αθ), θ étant la température en °C et ρ₀ la résistivité à 0 °C ;
• μ_r : perméabilité magnétique relative ;
• χ_m : susceptibilité magnétique ;
• T_C : température de Curie ;
• a : ferritiques (les autres inox cités sont austénitiques)

Caractéristiques mécaniques

De manière générale, tous les aciers ont les caractéristiques suivantes :

• module de Young : E ≃ 200 GPa ;
• module de Poisson : ν ≃ 0,3.

Ces propriétés sont très peu dépendantes de la composition chimique, mais dépendent de la structure cristalline :

fer α pur

• module de Young : E = 207GPa  ;
• module de Poisson : ν = 0,27 ;

aciers ferritiques, martensitiques, bainitiques

• module de Young : E ≃ 210 GPa ;
• module de Poisson : ν ≃ 0,3 ;

aciers austénitiques

• module de Young : E ≃ 193 GPa ;
• module de Poisson : ν ≃ 0,27.

La limite d'élasticité R_e, la limite à la rupture R_m et l'allongement à la rupture A% dépendent, outre de la composition chimique, des traitements thermomécaniques et donc de l'état de livraison : moulé, écroui (laminé, tréfilé, forgé), recuit (normalisé), trempé, trempé et revenu.

Ces valeurs dépendent aussi de la température.

Notes

1. ↑ 1 mol = 6,02⋅10²³ atomes, voir w:Mole (unité)
2. 1 2 J.-L. Fanchon, Guide de mécanique — Sciences et technologies industrielles, Nathan, 2001 (ISBN 2-09-178965-8), p. 538
3. 1 2 http://www.otua.org/Prop_Physiques/ProEurope.asp
4. 1 2 3 documentation fournisseur Ugine (Aciers de Châtillon et Gueugnon) pour l'Uginox 18-11 ML et 18-13 MS
5. 1 2 P. Dal Zotto, J.-M. Larre, A. Merlet, L. Picau, Mémotech génie énergétique, Casteilla, 1996 (ISBN 2-7135-1644-7), p. 13
6. ↑ w:Résistivité, w:Perméabilité magnétique, w:Susceptibilité magnétique
7. 1 2 Y. Déplanche, Mémo formulaire, Casteilla, 1991, p. 245-246
8. 1 2 norme EN 10028-2:1992
9. ↑ norme EN 10028-7:2000
10. 1 2 3 4 C. Hazard, F. Lelong, B. Quizain, Mémotech structures métalliques, Casteilla, 1997 (ISBN 2-7135-1751-6), p. 20-21
11. 1 2 C. Barlier, L. Girardin, Mémotech productique — Matériaux et usinage, Casteilla, 1999 (ISBN 2-7135-2051-7), p. 63, 65
12. ↑ Les valeurs de R_e et de R_m du 100Cr6 ne sont pas indiquées dans les ouvrages de référence habituels ni par les fournisseurs, on trouve en général des valeurs de dureté, et dans des gammes qui dépassent le tableau d'équivalence de l'Euronorm 8-55 ou des normes NF A03-172/173 ; les valeurs indiquées ici ont été trouvées dans une source unique, K. Elleuch, Comportement en fretting d'alliages d'aluminium (thèse École centrale de Lyon, 2002) ; traitement thermique non indiqué
13. ↑ documentation fournisseur Nertalinox CN25.20 de SAF (Soudure autogène française, maintenant Air Liquide Welding)