L’acier au carbone est l’un des matériaux les plus utilisés dans l’industrie métallurgique. Apprécié pour son équilibre entre résistance mécanique, coût et facilité de mise en œuvre, il est présent dans de nombreux secteurs : construction, mécanique, outillage, ferroviaire ou encore transformation de la tôle.
Dans cet article, nous revenons sur la composition de l’acier au carbone, ses différentes catégories, ses applications industrielles et ses principales différences avec l’acier inoxydable, avec un éclairage particulier sur sa soudabilité.
Composition de l’acier au carbone
L’acier au carbone est un alliage principalement composé de fer et de carbone, avec une teneur en carbone généralement inférieure à 1 %. Cette proportion de carbone joue un rôle déterminant sur les propriétés mécaniques du matériau.
À cette base s’ajoutent de faibles quantités d’éléments comme le silicium ou le manganèse, utilisés pour améliorer certaines caractéristiques mécaniques ou faciliter la mise en œuvre industrielle.
On trouve également des éléments dits « résiduels » ou « impuretés », tels que le soufre, le phosphore, l’hydrogène ou l’oxygène. Leur présence est difficile à éliminer totalement lors de l’élaboration de l’acier, et leur teneur est strictement contrôlée car ils peuvent influencer la ductilité ou la résistance à la rupture.
Les différents types d’acier au carbone
On distingue plusieurs catégories d’acier au carbone selon leur teneur en carbone, chacune correspondant à des usages industriels spécifiques.
Acier à faible teneur en carbone
Aussi appelés aciers doux, ils contiennent généralement moins de 0,25 % de carbone.
Ils se caractérisent par :
- une excellente malléabilité,
- une bonne soudabilité,
- une facilité d’usinage,
- une faible aptitude au traitement thermique de trempe.
Ces aciers sont largement utilisés pour les pièces de structure et les éléments de tôlerie courante.
Acier à teneur moyenne en carbone
Avec une teneur comprise entre 0,25 % et 0,55 %, ces aciers offrent un compromis entre résistance et ductilité.
Ils présentent :
- une dureté supérieure aux aciers doux,
- une meilleure tenue mécanique,
- une aptitude partielle à la trempe.
En contrepartie, leur soudabilité est plus délicate et nécessite des précautions spécifiques.
Acier à forte teneur en carbone
Ces aciers contiennent une proportion élevée de carbone, ce qui leur confère :
- une dureté importante,
- une très bonne résistance à l’usure,
- une excellente aptitude aux traitements thermiques.
En revanche, leur soudabilité est faible, ce qui limite leur usage à des applications bien ciblées.
Applications industrielles de l’acier au carbone
Les usages de l’acier au carbone dépendent directement de sa catégorie.
- Les aciers à faible teneur en carbone sont utilisés pour la fabrication de clous, vis, barres, profilés, fils métalliques ou structures métalliques.
- Les aciers à teneur moyenne entrent dans la fabrication de ressorts, engrenages, axes mécaniques, composants automobiles ou rails ferroviaires.
- Les aciers à forte teneur en carbone sont principalement employés pour les outils de coupe et d’usinage, tels que les forets, lames de scie, disques agricoles, enclumes ou limes.
Acier au carbone et acier inoxydable : quelles différences ?
L’acier au carbone et l’acier inoxydable répondent à des contraintes industrielles différentes, bien qu’ils soient tous deux des alliages à base de fer.
L’acier inoxydable se distingue par la présence de chrome (et parfois de nickel), qui lui confère une résistance élevée à la corrosion et une bonne tenue en milieux humides ou agressifs. L’acier au carbone, quant à lui, est plus sensible à l’oxydation mais reste plus économique et plus facile à transformer dans des environnements secs.
Résistance à la corrosion
L’inox résiste naturellement à la corrosion grâce à sa couche passive riche en chrome.
L’acier au carbone, dépourvu de chrome, nécessite des traitements de surface ou des protections adaptées pour limiter l’oxydation.
Aspect visuel
L’acier au carbone présente un aspect mat ou sombre, tandis que l’acier inoxydable est généralement brillant, avec un niveau de finition variable selon sa composition.
Coût
L’acier inoxydable est plus onéreux, en raison de ses éléments d’alliage.
L’acier au carbone reste un choix privilégié pour les applications industrielles standard, où le rapport coût / performance est déterminant.
Les aciers selon leur composition chimique
Les aciers peuvent également être classés selon leur composition chimique ou leur fonction industrielle :
- aciers au carbone,
- aciers alliés (silicium, manganèse, etc.),
- aciers inoxydables,
- aciers de cémentation,
- aciers structuraux.
Cette diversité permet d’adapter précisément le matériau aux contraintes mécaniques, thermiques et environnementales de chaque application industrielle.
Conclusion
L’acier au carbone reste un matériau de référence dans l’industrie du métal, grâce à sa polyvalence, sa disponibilité et sa facilité de transformation. Le choix du bon type d’acier dépend essentiellement des contraintes mécaniques, de la soudabilité requise et de l’environnement d’utilisation.
Chez Crune, nous accompagnons nos clients dans le choix des matériaux et dans la fabrication de pièces métalliques adaptées à leurs besoins, notamment grâce à notre expertise en découpe laser et transformation de la tôle.