L’acier au carbone est un alliage métallique qui se forme en combinant le fer et le carbone. L’acier est généralement considéré comme de l’acier au carbone lorsque les proportions d’autres oligo-éléments qu’il contient ne dépassent pas certains pourcentages. Les pourcentages maximaux sont généralement de 1.65% pour le manganèse et de 0.6% pour le cuivre et le silicium. Le pourcentage de cuivre doit être d’au moins 0.4 pour cent. L’acier qui contient également des quantités plus élevées ou spécifiées d’autres éléments, tels que le nickel, le chrome ou le vanadium, est appelé acier allié.
Les fabricants ajoutent du carbone au fer pour solidifier les structures et renforcer le métal résultant. C’est l’un des matériaux d’alliage les plus économiques, et la modification de la quantité de carbone modifie les propriétés de l’acier. Les aciers au carbone peuvent être classés en aciers à faible teneur en carbone, aciers à teneur moyenne en carbone, aciers à haute teneur en carbone et aciers à très haute teneur en carbone.
Les aciers à très faible teneur en carbone, environ 0.05 % à 0.3 %, sont appelés aciers à faible teneur en carbone et sont similaires au fer. Ils sont très ductiles, ce qui les rend difficiles à usiner. Ils sont utilisés pour fabriquer des tôles laminées à plat ou des bandes d’acier qui sont utilisées pour créer des navires, des produits en fil métallique, des carrosseries de voitures, des appareils électroménagers, des tôles en fer blanc et plus encore. Les aciers à faible teneur en carbone sont moins chers, mais ils ne peuvent pas être altérés par un traitement thermique, c’est pourquoi ils sont généralement utilisés à des fins de fabrication et de panneautage.
L’augmentation de la teneur en carbone rend l’acier au carbone plus dur et plus résistant, mais réduit la soudabilité et la ductilité de l’acier, et rend l’acier plus fragile. Les fabricants ajoutent également des traces d’autres matériaux d’alliage à l’acier au carbone qui n’affectent pas les propriétés de l’acier mais leur permettent de contrôler certaines qualités de l’acier. Parmi les qualités affectées figurent l’élasticité, la résistance et la dureté de l’acier.
Les aciers à teneur moyenne en carbone ont une teneur en carbone plus élevée d’environ 0.3 pour cent à 0.6 pour cent. Ceux-ci sont plus faciles à usiner, et certains fabricants ajoutent un peu de silicium et de manganèse à l’acier pour améliorer sa qualité. Ces aciers sont encore bon marché et sont utilisés pour fabriquer des objets tels que des essieux, des engrenages, des arbres, des rails, des pipelines et des accouplements.
Les aciers à haute teneur en carbone sont très difficiles à souder car ils contiennent du carbone dans la plage de 0.6 pour cent à 1.0 pour cent. Ils ont également des proportions plus élevées de manganèse, qui est ajouté pour augmenter la trempabilité de l’acier. L’acier à haute teneur en carbone est très sensible à la chaleur et il durcit facilement à la flamme, ce qui lui permet d’être travaillé sous de nombreuses formes différentes. Les aciers à haute teneur en carbone ont une plus grande résistance à la traction et sont utilisés pour créer des produits tels que des outils de coupe, des lames, des ressorts et des fils à haute résistance.
Les aciers à très haute teneur en carbone possèdent du carbone dans la plage de 1.25% à 2.0%. Il n’est pas possible de travailler à froid ce type d’acier au carbone, car il est assez cassant. Les aciers à très haute teneur en carbone sont utilisés pour créer des composants nécessitant une dureté extrême, tels que des lames, des outils de coupe et de grandes pièces. Ils sont très sensibles à la chaleur et possèdent une bonne usinabilité et une résistance à l’usure supérieure.