L’acier est un alliage de métaux qui se compose principalement de fer et contient 0.2 à 2.1 pour cent de carbone. Tout l’acier contient du carbone, mais le terme «acier au carbone» s’applique spécifiquement à l’acier qui contient du carbone comme principal constituant d’alliage. L’acier au carbone moyen est un acier au carbone qui contient entre 0.30 et 0.60% de carbone. Il a également une teneur en manganèse comprise entre 0.6 et 1.65%. Ce type d’acier offre un bon équilibre entre résistance et ductilité, et il est courant dans de nombreux types de pièces en acier.
Le fer est constitué d’un réseau cristallin d’atomes de fer qui permettent aux atomes de glisser les uns sur les autres, rendant le fer pur relativement doux. Le carbone de l’acier réduit cette tendance, rendant l’acier à teneur moyenne en carbone plus dur que le fer. Des éléments supplémentaires tels que le chrome, le manganèse, le tungstène et le vanadium peuvent également agir comme agents de durcissement dans l’acier. La proportion précise de ces éléments détermine les propriétés spécifiques de l’acier.
Le carbone supplémentaire rend l’acier plus dur mais aussi plus cassant, de sorte que la fabrication de l’acier au carbone nécessite un équilibre entre dureté et ductilité. Les utilisations les plus courantes de l’acier à teneur moyenne en carbone sont dans les machines lourdes, telles que les essieux, les vilebrequins, les accouplements et les engrenages. L’acier avec une teneur en carbone comprise entre 0.4 et 0.6 pour cent est couramment utilisé dans l’industrie ferroviaire pour fabriquer des essieux, des rails et des roues.
Le traitement thermique de l’acier à teneur moyenne en carbone modifie considérablement les propriétés mécaniques, telles que la ductilité, la dureté et la résistance. Le traitement thermique de l’acier affecte légèrement d’autres propriétés telles que sa capacité à conduire la chaleur et l’électricité. Il existe une variété de méthodes pour traiter l’acier avec de la chaleur.
La teneur en carbone et en manganèse de l’acier à teneur moyenne en carbone fait de la trempe et du revenu la méthode de traitement thermique la plus courante pour ce type d’acier. Ce processus implique généralement le chauffage répété de l’acier à moins de 1,333 723 °F (environ XNUMX °C) et son refroidissement rapide par trempe dans un liquide tel que l’huile ou l’eau. La température et la durée de ce processus permettent au fabricant de contrôler avec précision les propriétés finales de l’acier.
La cémentation est un processus de durcissement de l’acier qui n’affecte que l’extérieur de l’acier. Cela produit un extérieur dur et résistant à l’eau avec un intérieur plus ductile. L’acier au carbone est souvent cémenté car il est difficile de durcir complètement une pièce épaisse en acier au carbone. L’acier avec plus d’agents d’alliage que celui de l’acier à teneur moyenne en carbone a une plus grande capacité à être durci et peut ne pas avoir besoin d’être cémenté.