Le terme acier au carbone forgé représente une combinaison de deux composants métallurgiques de base, à savoir l’acier au carbone et le forgeage. L’acier au carbone est un terme général appliqué à une gamme de variétés d’acier de diverses compositions à l’exclusion de l’acier inoxydable. Le forgeage est un processus de formage du métal qui utilise une force répétée pour comprimer un morceau de métal chauffé dans la forme finale souhaitée. Le forgeage est généralement accepté pour produire des articles finis de meilleure qualité en raison de l’absence inhérente d’imperfections dans la structure en acier trouvée avec d’autres méthodes de fabrication, ce qui rend les pièces bien adaptées aux applications à haute température et pression. Quelques pièces courantes en acier au carbone forgé comprennent les composants de la machine, de la vanne et du système de tuyauterie.
L’acier au carbone est un identifiant assez générique pour une gamme d’alliages d’acier constitués de carbone comme principal composant d’alliage ainsi que de quantités variables d’autres éléments tels que le tungstène, le cobalt et le chrome. Généralement, dans la définition de l’acier au carbone, aucune concentration minimale ou maximale n’est indiquée pour ces éléments, bien qu’il soit admis que l’acier inoxydable n’est pas admissible. En d’autres termes, les concentrations à la fois du carbone primaire et des éléments d’alliage secondaires peuvent être ajustées pour s’adapter à l’utilisation finale prévue de l’acier. Par exemple, augmenter la teneur en carbone de l’alliage augmente sa dureté tout en diminuant sa ductilité.
Le forgeage est l’une des plus anciennes méthodes de formage des métaux et implique des impacts manuels ou électriques répétitifs pour forcer l’acier chauffé au rouge à prendre une certaine forme. Le métal est chauffé dans une forge et martelé sur un gabarit façonné ou entre les deux moitiés d’un ensemble plus complet pour obtenir sa forme finale. Le forgeage manuel est effectué par un forgeron à l’aide de marteaux, de pinces et de ciseaux à main plus petits, le martelage ayant généralement lieu sur une enclume. L’acier au carbone forgé produit par des forges motorisées est martelé par de gros marteaux capables, dans certains cas, d’exercer des pressions importantes lors de la frappe du métal chaud.
On pense généralement que les pièces en acier au carbone forgé sont supérieures à celles fabriquées par d’autres méthodes telles que le moulage. Ceci est dû au fait que le martelage du métal lors du formage élimine la plupart des défauts cristallins microscopiques, tels que les bulles d’air et les fissures, qui caractérisent les pièces moulées. Cette intégrité structurelle rend les pièces en acier au carbone forgées plus solides et mieux adaptées aux applications impliquant des pressions et des températures élevées. Cette résistance rend ces pièces forgées idéales pour les systèmes de canalisations de pétrole et de gaz, les pièces de machines et les mécanismes internes des vannes haute pression.