La connaissance du point de fusion de l’acier vous aidera à choisir la meilleure technique de fabrication et à décider de la meilleure application pratique. Le guide d’aujourd’hui explore les points de fusion de diverses nuances d’acier.
Ainsi, avant de choisir de l’acier pour votre prochain processus de fabrication métallique, lisez ce guide.
Qu’est-ce que le point de fusion des métaux
Le point de fusion est la température requise pour qu’un solide devienne liquide.
Généralement, le point de fusion du métal dépend de la structure du métal. En fonction de la composition du métal, la chaleur peut se propager rapidement ou lentement à travers lui. Plus la chaleur peut être conduite à travers un métal rapidement, plus bas est le point de fusion. Les métaux ont tendance à avoir des points de fusion plus élevés globalement par rapport à d’autres substances, ce qui peut être attribué à leurs structures cristallines qui ont des liaisons très solides.
Avec cela à l’esprit, explorons quelques points de fusion des nuances d’acier.
Types d’acier et leurs points de fusion
L’acier est un alliage. La composition de l’alliage comprend du fer et du carbone. En raison de sa durabilité, de sa résistance à la corrosion et aux hautes températures, l’acier est l’un des alliages les plus couramment utilisés dans de nombreuses industries.
Il existe différents types et grades d’acier sur le marché, ce qui explique en fait les différents points de fusion des métaux d’acier.
Point de fusion de l’acier inoxydable
L’acier inoxydable contient à la fois du carbone et du fer. 10,5 % de chrome est également ajouté pour le rendre inoxydable. L’acier inoxydable se décline en différents types et grades incorporant d’autres éléments. Plus il y a d’éléments incorporés, plus bas est le point de fusion. Le point de fusion de l’acier inoxydable varie de 1371 à 1540°C selon le type.
Point de fusion de l’acier au carbone
L’acier au carbone est composé de 1 à 2 % de carbone et jusqu’à 1,65 % de manganèse. Il peut contenir de faibles pourcentages de silicium et de cuivre. Plus la teneur en carbone est élevée, plus bas est le point de fusion. D’autres éléments peuvent également abaisser le point de fusion. Le point de fusion de l’acier au carbone varie de 1425 à 1540°C.
Point de fusion de l’acier doux
L’acier doux comprend un pourcentage plus élevé de fer et un pourcentage plus faible de carbone. Il existe différentes catégories avec des points de fusion différents. Compte tenu du faible pourcentage de carbone, le point de fusion de l’acier doux est généralement plus élevé. Son point de fusion varie de 1350°C à 1530°C.
Point de fusion de l’acier maraging
L’acier maraging a un pourcentage plus élevé de carbone et un pourcentage plus élevé de nickel. Il contient également de petites quantités de cobalt, d’aluminium et de molybdène, entre autres. L’acier maraging a un point de fusion de 1413°C.
Point de fusion de l’acier allié
L’acier allié est composé de plusieurs éléments, dont le chrome, le molybdène, le vanadium, le silicium, le manganèse, le nickel et le bore. Ces éléments peuvent constituer de un à cinquante pourcents de la composition du métal. Le point de fusion varie en fonction du pourcentage des alliages présents dans le type d’acier allié que vous avez. Le point de fusion varie de 1432°C à 1415°C.
Point de fusion de l’acier à outils
L’acier à outils est le type d’acier le plus dur. Il comprend du molybdène, du tungstène, du chrome et du vanadium qui forment du carbure ainsi qu’un pourcentage élevé de carbone. Dans certains cas, du nickel et du cobalt peuvent également être ajoutés. En fonction de la composition, le point de fusion peut varier de 1400 à 1425°C.
Facteurs affectant le point de fusion de l’acier
Certains facteurs peuvent affecter le point de fusion de l’acier. Ces facteurs comprennent :
Force d’attraction
L’acier a une structure compacte maintenue ensemble par une liaison métallique ayant des forces d’attraction fortes. Différents types d’acier ont des niveaux variables de forces d’attraction. Les points de fusion peuvent varier en fonction de la faiblesse ou de la force des forces d’attraction.
Impuretés
L’acier est principalement composé de deux composants : le carbone et le fer. Des éléments tels que le manganèse et le bore, entre autres, peuvent être ajoutés pour renforcer certaines caractéristiques dans l’acier. Ces éléments sont considérés comme des impuretés car ils ne font pas partie de la composition initiale de l’acier. Certains éléments tels que le chrome et le nickel sont ajoutés pour augmenter le point de fusion, car ces métaux ont un point de fusion plus élevé que le fer. Cependant, l’ajout de nombreux éléments à l’alliage entraînera une baisse du point de fusion de l’acier.
Pression
L’expansion thermique est l’un des facteurs qui peuvent influencer le point de fusion d’un métal. L’expansion conduit à une réduction des forces de liaison, permettant au métal de changer d’état. Augmenter la pression sur l’objet réduira le taux d’expansion à la fois volumétrique et thermique, augmentant ainsi le point de fusion.
Comparaison du point de fusion de l’acier avec d’autres métaux
Le point de fusion d’un métal dépend de sa composition et de sa structure atomique. Des propriétés telles que la densité et la conductivité thermique influencent également les points de fusion des différents métaux.
Acier comparé au cuivre
L’acier est un alliage composé de fer et de carbone. Les types d’acier varient en fonction des différents éléments ajoutés à l’acier. Les différentes variations entraînent donc des points de fusion différents. Les points de fusion de l’acier varient de 1370 à 1520°C. Le cuivre est un métal pur, mou et ayant une grande conductivité thermique. Plus la conductivité est élevée, plus bas est le point de fusion. Le cuivre a un point de fusion de 1 085 °C.
Acier comparé au laiton
Tout comme l’acier est une fusion de carbone et de fer, le laiton est obtenu à partir d’un mélange de zinc et de cuivre. Le fer a généralement un point de fusion très élevé, et donc son alliage a également un point de fusion élevé. Le point de fusion de l’acier varie de 1370 à 1520°C et diminue avec l’augmentation du pourcentage de carbone et d’autres impuretés. Le point de fusion du laiton est relativement plus bas car il est fabriqué à partir de cuivre qui a également un point de fusion plus bas. Son point de fusion varie de 900 à 940°C en fonction de la composition du laiton.
Acier comparé au bronze
Le bronze est un alliage dont la plus grande partie est constituée de cuivre. Le cuivre est généralement mélangé à des éléments tels que le zinc, l’étain, l’aluminium, le manganèse ou le nickel. Étant donné qu’il est principalement constitué de cuivre, tout comme le laiton, son point de fusion est plus bas. Le fer dans l’acier lui permet cependant d’avoir un point de fusion plus élevé malgré l’incorporation d’éléments similaires dans l’acier. L’acier a un point de fusion de 1370 à 1520°C, ce qui est beaucoup plus élevé que celui du laiton, qui varie de 850 à 1000°C.
Acier comparé à l’aluminium
L’aluminium est un métal pur et l’un des métaux les plus couramment disponibles en raison de sa large disponibilité. Il a une conductivité thermique élevée et une faible densité. Ces propriétés contribuent à son faible point de fusion. En revanche, l’acier a une densité plus élevée avec une conductivité thermique considérablement plus faible. Le point de fusion de l’aluminium varie de 660°C tandis que celui de l’acier est beaucoup plus élevé, allant de 1370 à 1520°C.
Acier vs Titane
Le titane est un métal durable avec environ la moitié de la densité du fer. Le titane a cependant une conductivité thermique très faible. Sa faible conductivité thermique le rend excellent pour la résistance à la chaleur. Bien qu’il soit deux fois moins dense que le fer, ce qui rend l’acier considérablement plus résistant, sa faible conductivité thermique le fait avoir un point de fusion plus élevé que l’acier. Le point de fusion de l’acier est de 1370 à 1520°C, tandis que celui du titane est de 1660 à 1680°C.
Acier vs Fer
Le fer est le composant principal de l’acier. Plus le pourcentage de fer dans l’acier est élevé, plus élevé sera le point de fusion. Cependant, l’acier comprend également du carbone et certains types d’aciers incluent un autre élément. Une augmentation du nombre d’éléments traces dans l’acier entraîne généralement une réduction du point de fusion de l’alliage. Le fer est très dense et a une faible conductivité thermique. Le point de fusion du fer est de 1538 °C, ce qui est plus élevé que celui de l’acier et varie de 1370°C à 1520°C.
Comment augmenter le point de fusion de l’acier
Il existe plusieurs méthodes que vous pouvez utiliser pour augmenter le point de fusion de l’acier et le rendre plus résistant à la chaleur. Ces méthodes incluent :
- Réduire le pourcentage de carbone. Plus le pourcentage de carbone dans un métal est élevé, plus bas est le point de fusion. Lors de l’achat d’acier pour une utilisation dans un environnement à haute température, vous devriez obtenir de l’acier avec un pourcentage de carbone plus faible.
- Augmenter la pression sur l’acier. Plus la pression est élevée, plus le point de fusion est élevé. La pression aide à augmenter le point de fusion de l’acier.
- Utiliser un nombre limité d’éléments. Bien que différents éléments puissent être incorporés pour leurs divers avantages, plus le nombre d’alliages présents est élevé, plus bas est le point de fusion. L’acier sans beaucoup d’éléments a un point de fusion plus élevé.
- Incorporer des alliages qui aideront à augmenter le point de fusion. Le chrome et le molybdène sont des exemples d’éléments qui peuvent être ajoutés à l’acier pour augmenter son point de fusion.
Importance de connaître le point de fusion de l’acier
L’acier est un métal polyvalent connu pour sa robustesse et sa durabilité. Il est utilisé dans plusieurs industries, notamment l’aérospatiale, la production d’énergie, l’automobile, la construction, et les industries manufacturières. Connaître le point de fusion des différents types d’acier vous garantira d’obtenir celui le plus adapté à votre domaine.
L’achat d’acier avec un point de fusion plus bas et son utilisation dans une application le soumettant à des températures supérieures à son point de fusion peut entraîner des conséquences désastreuses. Par conséquent, prendre en compte le point de fusion du type d’acier est très important.
Conclusion
L’acier est un métal durable avec une très grande résistance à la traction et une résistance amplifiée à la corrosion. Son point de fusion relativement élevé signifie également qu’il peut supporter des températures élevées à condition qu’elles n’atteignent pas son point de fusion. Il est donc important de comprendre le point de fusion avant de faire l’achat ou de demander des clarifications aux fabricants.
Plus de ressources :
Point de fusion du cuivre – Source : KDMFAB
Températures de fusion des métaux et des alliages – Source : Engineering Toolbox
Point de fusion des métaux – Source : KDMFAB