Acier au carbone et acier inoxydable : Connaître leurs différences de propriétés ?

L'acier est un terme qui désigne tout un groupe d'alliages métalliques, une sorte de métal général polyvalent avec un large éventail d'applications et d'utilisations. Bien qu'il existe de nombreux types d'acier, la plupart d'entre eux sont divisés en deux catégories : l'acier au carbone et l'acier inoxydable. L'acier au carbone a souvent une teneur en chrome inférieure à 10,5%, mais il faut au moins 10,5% de chrome pour qu'il soit considéré comme de l'acier inoxydable. Nous expliquerons les caractéristiques de l'acier au carbone par rapport à l'acier inoxydable, comment traiter la rouille, comment utiliser l'acier au carbone et l'acier inoxydable, et nous répondrons aux questions les plus fréquentes : Quelle est la meilleure solution pour l'acier au carbone et l'acier inoxydable ?

Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?

L'acier inoxydable désigne un type d'acier défini par l'ajout d'éléments d'alliage tels que le chrome et le nickel, dont la teneur en chrome est généralement supérieure à 10,5%. Parce qu'il est conçu pour protéger contre l'oxydation, il est parfois appelé "acier sans oxygène". Le fer s'oxyde et rouille au contact de l'oxygène, mais le chrome peut toucher l'oxygène sans rouiller. C'est pourquoi l'acier inoxydable est recouvert d'une couche protectrice de chrome qui crée une barrière entre l'oxygène et le fer dans l'environnement. Cette couche peut résister à la corrosion et à la rouille et devenir de l'"acier inoxydable".

Types d'acier inoxydable

Lorsque la teneur en chrome de l'acier inoxydable est différente, ses caractéristiques sont différentes. En général, plus la teneur en chrome est faible, moins l'acier inoxydable est cher mais moins il est durable. Il existe les différents types d'acier inoxydable:

• Austénitique : C'est l'acier inoxydable le plus répandu. Sa limite d'élasticité est faible, mais sa résistance à la corrosion et à la chaleur est forte, et il est souvent utilisé dans les produits ménagers, les tuyauteries et les conteneurs industriels, la construction et les façades.
• Ferrite: Il s'agit généralement d'un type d'acier sans nickel, qui présente une meilleure résistance à la corrosion, à la chaleur et à la fissuration que l'acier ordinaire. Il est souvent utilisé dans les machines à laver, les chaudières et les bâtiments intérieurs.
• Martensite : En raison de sa faible teneur en chrome, il a tendance à être plus magnétique que les autres aciers inoxydables et moins résistant à la corrosion.
• Acier biphasé : Acier austénitique et acier ferritique Acier composite avec résistance et flexibilité, la limite d'élasticité est deux fois supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique, utilisé dans les industries du papier, de la pâte à papier, de la construction navale et de la pétrochimie.

Qu'est-ce que l'acier au carbone ?

En revanche, l'acier au carbone présente une concentration beaucoup plus faible de chrome, d'alliages de carbone et de fer, et très peu d'autres matériaux. C'est pourquoi il est parfois appelé acier "faiblement allié". L'acier inoxydable et l'acier au carbone ont tous deux ces compositions de base, mais L'acier au carbone est défini par sa teneur en carbone. La teneur en carbone est généralement de l'ordre de 0,1-2,5%, mais il fluctue souvent. Contrairement à l'acier inoxydable, il rouille facilement, mais l'acier au carbone est souvent bon marché et ses propriétés mécaniques diffèrent en fonction de la teneur en carbone. L'acier à faible teneur en carbone est faible et mou, mais Usinage CNC et le soudage sont faciles, et l'acier à haute teneur en carbone est solide, mais la transformation est assez difficile.

Types d'acier au carbone

Les éléments qui définissent les alliages d'acier au carbone sont la teneur en carbone, et les différents types d'acier au carbone sont classés de cette manière.

• Acier à faible teneur en carbone : l'acier au carbone le plus utilisé, avec une teneur en carbone inférieure à 0,25%. Il est généralement relativement faible et mou, mais il est facile à souder et ductile, de sorte qu'il est souvent utilisé pour l'usinage et le soudage à faible coût.
• Acier à moyenne teneur en carbone : Avec une teneur en carbone de 0,25-0,6% et une teneur en manganèse de 0,6-1,65%, tels que Acier SK5. Elle peut être améliorée par un traitement thermique, mais celui-ci ne peut être effectué que sur des sections très fines, à moins d'ajouter un élément d'alliage.
• Acier à haute teneur en carbone : Avec une teneur en carbone supérieure à 0,6%. Il s'agit de l'acier au carbone le plus dur et le plus résistant, avec la ductilité la plus faible, une excellente résistance à l'usure, le plus souvent par trempe et revenu.

Propriétés de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable

Lorsque l'on compare les caractéristiques de l'acier au carbone à celles de l'acier inoxydable, il est important de voir que chaque type d'acier est le meilleur.

Tableau 1. Aperçu des propriétés de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable

Propriété	Acier au carbone	Acier inoxydable
Résistance à la traction	400-1200 MPa	500-1000 MPa
Limite d'élasticité	250-1000 MPa	200-800 MPa
Élongation	10-30%	20-60%
Densité	~7,85 g/cm³	~8,0 g/cm³
Dureté	120-400 HB	150-400 HB
Conductivité thermique	40-50 W/m-K	15-30 W/m-K
Point de fusion	1410 °C~ 1540 °C	1375°C ~ 1530°C
Usinabilité	Bon	Modéré
Soudabilité	Bon	Modéré
Magnétique	Magnétique	Variable (austénitique non magnétique ou faiblement magnétique ; ferritique/martensitique magnétique)

Composition

Tous les aciers contiennent du fer et du carbone. Dans certains alliages, des éléments supplémentaires sont ajoutés, ce qui leur confère des propriétés uniques. L'acier inoxydable est principalement composé de chrome, de nickel et de molybdène. Contient au moins 10,5% de masse de chrome.

Tableau 2. Compositions de l'acier inoxydable

Le fer	Chrome	Nickel	Carbone	Manganèse	Silicium
Balence	10.5%-30%	8-10.5%	0.03-0.08%	1-2%	0.5-1%

L'acier au carbone, quant à lui, est composé de fer et de carbone. La teneur en carbone varie en fonction du type d'acier, allant de 0,05% pour les aciers à faible teneur en carbone et les aciers à faible teneur en carbone à 2,5% pour les aciers à très haute teneur en carbone.

Tableau 3. Compositions de l'acier au carbone

Le fer	Carbone	Manganèse	Silicium
Balence	0.1~2.5%	0.3~1.0%	0.1~0.2%

Coût

Le coût de l'acier dépend de la forme de l'acier à acheter. Parmi d'autres facteurs, la composition de l'acier fait partie des aspects qui peuvent affecter le prix payé pour l'acier. Si tous les autres facteurs sont constants, le coût de l'acier inoxydable est plus élevé que celui de l'acier au carbone doux ou moyen. Toutefois, l'acier à très haute teneur en carbone peut coûter le même prix que l'acier inoxydable ou, dans certains cas, un prix plus élevé que l'acier inoxydable. La meilleure façon de déterminer le prix de l'acier est d'évaluer les éléments de performance requis pour l'application et de rechercher le choix optimal et son prix.

Prix spécifiques par livre d'acier inoxydable

• Acier inoxydable 304 : $1.45
• Acier inoxydable 316 : $1.81
• Acier inoxydable 430 : $0.82

Prix spécifiques par livre d'acier au carbone

• Acier à faible teneur en carbone (par exemple, A36, CS 30) : $0.50-$0.75
• Acier à teneur moyenne/élevée en carbone (par exemple, nuances 50, 70, 100) : $0.60-$0.90

Résistance à la corrosion

Le nom et la réputation de l'acier inoxydable découlent de sa résistance à la corrosion. C'est un matériau qui résiste à la corrosion. L'acier inoxydable est protégé de la corrosion par le chrome allié au métal. Lorsque le chrome réagit avec l'oxygène, il forme une couche d'oxyde de chrome qui protège l'acier de la corrosion.

L'acier au carbone n'a pas la même capacité à prévenir la corrosion. L'acier au carbone présente de nombreux avantages, mais la résistance à la corrosion n'en fait pas partie. Par conséquent, l'utilisation de l'acier au carbone dans les environnements marins n'est pas recommandée.

Résistance à la traction et limite d'élasticité

L'acier présente une résistance à la traction et une limite d'élasticité élevées, ce qui le rend difficile à casser ou à déformer, même sous l'effet d'une force. Cette propriété unique est idéale pour les infrastructures telles que les bâtiments commerciaux et les ponts. L'acier au carbone a une limite d'élasticité relativement élevée mais une faible résistance à la traction. Il conserve sa forme presque jusqu'au point de rupture, mais s'il dépasse ce point, il se casse naturellement.

D'autre part, l'acier inoxydable contient moins de carbone, est plus mou que l'acier au carbone et est moins résistant à la flexion et au bosselage que l'acier au carbone en raison de sa faible limite d'élasticité.

Usinage et soudage

L'usinage et le soudage jouent un rôle important dans la fabrication de structures en acier. Il est important d'identifier les métaux faciles à travailler. L'acier inoxydable est connu pour être un métal difficile à traiter et nécessitant des outils et des techniques de traitement spéciaux. Toutefois, la transformation de l'acier inoxydable n'est pas impossible, mais l'acier au carbone est plus avantageux dans ce cas.

Apparence

L'apparence est un facteur important à prendre en compte lors du choix de matériaux adaptés à différents projets. L'acier au carbone et l'acier inoxydable ont tous deux une bonne finition. L'acier au carbone a un aspect lisse et sophistiqué et peut s'adapter à divers environnements, de sorte que les différentes options esthétiques peuvent être largement ajustées par de multiples revêtements et finitions. En revanche, l'acier inoxydable est connu pour son éclat et sa brillance, ce qui en fait la meilleure des deux options.

Résistance thermique

Le carbone peut également supporter des températures élevées, mais l'acier inoxydable présente une excellente résistance à la chaleur. L'acier inoxydable peut supporter jusqu'à 1000 degrés Fahrenheit.

Quelle est la meilleure solution, acier au carbone ou acier inoxydable ?

Quelle est la meilleure solution entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable ? Cela dépend de vos besoins. Voici les avantages de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable.

Les principaux avantages de l'acier inoxydable sont les suivants

• Résistance à la corrosion : Lorsque le chrome est ajouté à l'acier inoxydable au cours du processus de fabrication, il se combine à l'oxygène de l'air pour créer une fine pellicule protectrice sur le métal afin de le protéger contre la rouille et les autres formes de corrosion de l'acier au carbone par rapport à l'acier inoxydable.
• Résistance à la chaleur : Certains aciers inoxydables sont résistants à l'entartrage et peuvent supporter des températures très élevées. Certains types d'acier inoxydable peuvent résister à des températures extrêmement basses pendant une longue période.
• Longue durée de vie: L'acier inoxydable présente une excellente résistance à la corrosion et à la chaleur, ce qui le rend idéal pour les applications à long terme telles que l'exposition à l'humidité et aux substances corrosives.
• Hygiénique : L'acier inoxydable rejette naturellement les bactéries et autres agents pathogènes en raison de sa structure chimique. De plus, il est très facile à laver avec un simple chiffon d'eau et un nettoyant universel.

Les principaux avantages de l'acier au carbone sont les suivants

• Durabilité : L'acier au carbone est solide, durable et peut résister à de fortes contraintes et à des charges d'impact. Il est couramment utilisé dans la construction de pièces mécaniques et de bâtiments.
• Abordable : L'acier au carbone est moins cher à fabriquer et à acheter que les autres types d'acier.
• Recyclabilité : L'acier au carbone est 100% recyclable et peut être utilisé plusieurs fois sans compromettre la qualité et la résistance.
• Polyvalence: L'acier au carbone peut être utilisé pour presque toutes les applications nécessitant des matériaux peu coûteux et durables. Diverses formes peuvent être créées par soudage, usinage et moulage.

Quand utiliser l'acier au carbone ou l'acier inoxydable ?

Le choix du bon acier dépend de ce que vous construisez ou fabriquez. Voyons quand utiliser l'acier au carbone ou l'acier inoxydable dans des situations réelles.

Utilisations de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable est principalement utilisé pour des applications qui requièrent ses propriétés uniques et sa résistance à la corrosion. Cet alliage est broyé en bobines, feuilles, plaques, barres, fils et tubes. Voici quelques exemples d'utilisations courantes de l'acier inoxydable :

• Équipement de transformation des aliments : Acier inoxydable, ou acier inoxydable de qualité alimentaireL'acier inoxydable est largement utilisé dans l'industrie alimentaire en raison de sa résistance à la corrosion et de ses propriétés sanitaires. Il est souvent utilisé dans les équipements de transformation des aliments tels que les mélangeurs et les réservoirs de stockage.
• Équipement médical : L'acier inoxydable est souvent utilisé dans la construction d'équipements médicaux en raison de sa stérilisabilité, de sa résistance à la corrosion et de sa biocompatibilité.
• Pièces détachées automobiles : L'acier inoxydable est utilisé pour fabriquer diverses pièces automobiles, notamment des dispositifs d'échappement et des garnitures.
• Construction : Sa capacité à résister à des conditions environnementales difficiles est un gage de longévité et de fiabilité. L'acier inoxydable est utilisé pour construire des bâtiments et d'autres structures, notamment des garde-corps, des portes et des cadres de fenêtres.
• Aérospatiale et défense : L'acier inoxydable est utilisé pour la fabrication d'avions et d'autres équipements liés à la défense en raison de sa résistance et de sa durabilité.
• Traitement chimique : L'acier inoxydable est résistant à divers produits chimiques et convient au traitement chimique.

Utilisations de l'acier au carbone

L'acier au carbone est souvent utilisé lorsque la durabilité est plus abordable que d'autres types d'acier et lorsque la résistance à la corrosion n'est pas nécessaire. L'acier au carbone est souvent fabriqué ou transformé en grandes quantités. Les utilisations courantes de l'acier au carbone sont les suivantes :

• Construction : L'acier au carbone est souvent utilisé dans les structures telles que les bâtiments et les ponts en raison de sa solidité, de sa durabilité et de sa polyvalence.
• Automobile : L'acier au carbone est utilisé pour fabriquer diverses pièces automobiles telles que les écrous, les boulons et les attaches.
• Équipement industriel: L'acier au carbone est utilisé dans divers équipements industriels tels que les chaudières, les réservoirs et les cuves sous pression.
• Pièces mécaniques : L'acier au carbone est souvent utilisé dans les pièces mécaniques telles que les engrenages, les roulements et les ressorts en raison de sa résistance et de sa durabilité.
• Outils de coupe : L'acier au carbone est utilisé dans la construction d'outils de coupe, tels que les couteaux et les scies, en raison de sa capacité à conserver un bord tranchant.
• Défense: L'acier au carbone est utilisé pour fabriquer divers équipements liés à la défense, tels que des armures et des armes, en raison de sa résistance et de sa durabilité.

Quel acier dois-je utiliser ?

L'acier inoxydable présente une excellente résistance à la corrosion et convient à diverses applications exposées à l'humidité et à la corrosion. Par ailleurs, qu'est-ce qui est préférable entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable ? L'acier au carbone ayant une teneur en carbone relativement élevée, il présente une résistance et une dureté élevées et convient à diverses applications soumises à des contraintes et à des chocs importants. L'utilisation de l'acier au carbone ou de l'acier inoxydable dépend des exigences spécifiques du projet et de facteurs tels que les propriétés du matériau, la résistance à la corrosion, la résistance à la chaleur et le coût.

Tableau 4. Caractéristiques de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable

Caractéristiques	Acier inoxydable	Acier au carbone
Résistance à la corrosion	Haute résistance à la corrosion et à la rouille	Pas de corrosion ni de résistance à la rouille
Résistance à la température	Peut résister à des températures extrêmement élevées et basses pendant de longues périodes	Peut résister à des températures élevées et basses, mais n'est pas aussi performant que l'acier inoxydable en cas d'exposition prolongée.
Soudabilité	Il est soudable mais plus complexe en raison de son point de fusion plus élevé.	C'est l'un des métaux les plus faciles à souder en raison de son point de fusion plus bas.
Durée de vie	La durée de vie moyenne est de environ 20 ans	La durée de vie moyenne est d'environ 20 ans
Recyclable	100% recyclable	100% recyclable
Hygiénique	Rejette les bactéries et autres agents pathogènes, facile à nettoyer	Il possède des propriétés non toxiques et hygiéniques, mais est sujet à la corrosion s'il n'est pas nettoyé et entretenu.
Coût	Plus cher	Référence

Conclusion

En comprenant la différence entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable, vous pourrez faire des choix judicieux dans le cadre de votre projet. L'acier au carbone est robuste et abordable, mais il doit être protégé contre la rouille. L'acier inoxydable résiste à la rouilleL'acier au carbone et l'acier inoxydable ont une belle apparence et durent longtemps, même dans les endroits humides et difficiles. En comparant les caractéristiques de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable, en apprenant à connaître la rouille de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable, et en connaissant l'utilisation de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable, vous pourrez prendre de meilleures décisions lorsque vous construirez des structures, fabriquerez des outils et choisirez des fournitures de cuisine.

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