Acier au carbone ou acier inoxydable : quel est le meilleur

L'acier joue un rôle essentiel dans l'infrastructure de tout pays et dans sa prospérité, ce qui fait de l'acier l'épine dorsale de l'économie. L'acier a révolutionné le monde moderne dans les domaines de la construction, du médical, de la transformation alimentaire et des applications marines. Les aciers sont classés en deux catégories principales ; acier au carbone et aciers inoxydables. L'acier inoxydable a au moins 10.5 en poids. % de chrome alors que ce n'est pas obligatoire pour l'acier au carbone. Si l’on compare l’acier inoxydable à l’acier à faible teneur en carbone, on observera un changement massif dans les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion. Cet article est écrit pour comparer l'acier inoxydable et l'acier au carbone sur la base de la composition, des propriétés mécaniques, des propriétés physiques et des applications, ce qui permettrait au lecteur de mieux choisir le matériau pour les applications souhaitées.  

Composition chimique de l'acier au carbone

L'acier au carbone est principalement composé d'environ 10.5 % en poids d'élément d'alliage et le métal de base est le fer. Le carbone est ajouté dans une plage de 0.12 à 2 % en poids avec d'autres éléments d'alliage, ce qui a un impact considérable sur les propriétés mécaniques ainsi que sur les propriétés physiques. La zone en acier au carbone sur le diagramme de phases est indiquée par deux lignes pointillées rouges.

La concentration de carbone présent dans l'alliage peut traduire la dureté d'un alliage [1]. L'acier au carbone est divisé en quatre classes principales sur la base du carbone qui sont les suivantes :

La composition de l'acier au carbone, de l'acier à très haute teneur en carbone à l'acier à faible teneur en carbone, est indiquée dans le tableau suivant ;

À quoi sert l'acier au carbone

Les aciers au carbone sont un alliage ferreux dont le carbone tire les principales propriétés d'un alliage. En augmentant ou en réduisant la teneur en carbone, cela a un impact direct sur la dureté du matériau. Ses propriétés sont encore améliorées par différents traitements thermiques, ce qui en fait un candidat approprié pour de nombreuses applications et également disponible sous différentes formes semi-finies sur les marchés pour un traitement ultérieur tel que ;

Cbloc d'acier au carbone

Les billettes ou blocs d'acier au carbone sont formés par coulée, forgeage et laminage. En cas de coulée, l'acier au carbone fondu est coulé dans la filière et après solidification, le bloc d'acier au carbone est récupéré de la filière et envoyé pour un traitement ultérieur [3]. Comme dans certaines applications, la structure coulée n'est pas requise car elle n'est pas homogène et un traitement ultérieur est donc recommandé. Le laminage et le forgeage sont appliqués selon l'application souhaitée [4].

Cfil d'acier au carbone

Le processus courant de fabrication des aciers au carbone est le tréfilage. Les fils en acier au carbone sont utilisés pour la fabrication de ressorts, d'écrous et de boulons, de cordes, de treillis et de câbles. Les fils en acier au carbone sont polyvalents et possèdent de bonnes propriétés mécaniques ainsi qu'une rentabilité.

Cbarres d'acier au carbone

Les applications des produits semi-finis en acier au carbone se trouvent dans l'automobile, les outils, les éoliennes, les usines pétrochimiques et les machines métallurgiques [6]. Se trouve à l'état laminé à chaud, étiré à froid et forgé dans des formes rondes, carrées et hexagonales. La surface est généralement noire et rugueuse après traitement thermique.

Qu'est-ce que l'acier à haute teneur en carbone

L'acier à haute teneur en carbone contient une teneur en carbone comprise entre 1.6 et 2.0 en poids. %. Comme il a une teneur en carbone plus élevée, ce qui entraîne une dureté et une résistance à la traction plus élevées en compromettant la ductilité et les propriétés de formage. De plus, il est utilisé dans la fabrication d’outils, de lames, de roulements à billes, de couteaux.

Teneur en carbone de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable a au moins 10.5 en poids. % de chrome avec moins de 1.2 en poids. % la teneur en carbone. Dans l'acier inoxydable, le carbone n'est pas seulement l'élément d'alliage qui dicte les propriétés mécaniques [8]. D'autres éléments d'alliage tels que le nickel, le molybdène, le niobium, le titane et le manganèse sont également ajoutés. La variation des éléments d'alliage dans la composition de l'acier inoxydable donne lieu à l'acier inoxydable martensitique, à l'acier inoxydable austénitique et à l'acier trempé par précipitation, à l'acier duplex et à l'acier inoxydable ferrite.

Quelle est la différence entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable

Il est établi que différents éléments d'alliage et différentes concentrations sont utilisés dans l'acier inoxydable et l'acier au carbone. L'acier inoxydable est inoxydable comme son nom l'indique et, d'autre part, l'acier au carbone a le carbone comme principal élément d'alliage qui consacre les propriétés mécaniques de l'acier. Voici une comparaison des deux alliages sur la base du poids, de la résistance à la corrosion, du coût et des propriétés mécaniques.

Poids

Le poids du matériau dépend fortement de la densité du matériau qui est modifiée par les éléments d'alliage. La densité dépend principalement de l’élément de base d’un alliage. Dans le cas de l’acier au carbone et de l’acier inoxydable, le métal de base est le fer, qui est le même. Les éléments d'alliage des aciers inoxydables sont très concentrés, ce qui signifie que les éléments d'alliage de l'acier inoxydable apportent plus de poids. La densité de l'acier au carbone est de 7.85 g/cm³ alors que l'inox en contient 7.75 à 8.05 g/cm³. Les densités des deux alliages signifient que l'acier inoxydable est plus lourd que l'acier au carbone.

Résistant à la corrosion

En acier inoxydable, minimum de 10.5 en poids. % de chrome est ajouté, ce qui crée une couche passive sur la surface et la protège d'une oxydation supplémentaire. Comme les deux alliages contiennent du fer comme métal de base, le fer a tendance à former des oxydes au contact de l’air. L'acier inoxydable est conçu pour réduire l'oxydation du fer en ajoutant du chrome. L'acier au carbone a une résistance à la corrosion inférieure à celle de l'acier inoxydable. L'acier inoxydable résiste aux acides faibles et forts tels que les acides organiques, les acides minéraux (acides phosphoriques), l'acide nitrique et l'acide sulfurique à température ambiante. Au contraire, l’acier au carbone est inférieur à l’acier inoxydable en présence d’acides faibles, doux et forts.

Le carbone est-il fragile

La fragilité de l'acier au carbone dépend entièrement de la teneur en carbone et du traitement thermique. Plus la teneur en carbone est élevée, plus la ductilité sera faible. L'acier à haute teneur en carbone est fragile et dur en raison de la présence d'une teneur élevée en carbone qui est de 0.6 à 1.5 en poids. %.

Le carbone est-il ductile

Le carbone ne peut pas être transformé en fils alors que les aciers au carbone peuvent être tréfilés en fils. Ainsi, il a déjà été mentionné que quatre classes d'aciers au carbone sont présentes. L'acier à faible teneur en carbone présente une bonne ductilité et une bonne soudabilité et formabilité. Comme l'acier à faible teneur en carbone a une teneur en carbone inférieure à celle de l'acier à haute teneur en carbone, qui est de 0.05 à 0.32 en poids. %.

L'acier inoxydable est-il solide

Oui, l’acier inoxydable est solide. Comme il est mentionné que l'acier inoxydable a cinq types différents et vous comprendrez mieux l'idée de résistance si tous les types sont répertoriés ici avec une résistance à la traction maximale et minimale. L'acier inoxydable trempé par précipitation a une résistance à la traction comprise entre 600 et 1500 200 MPa. L'acier inoxydable austénitique et martensitique a une résistance de 1000 à 500 2000 MPa et de 400 à 800 550 MPa, respectivement. La ferrite et l'acier inoxydable duplex ont les résistances à la traction les plus faibles parmi les nuances d'acier inoxydable, soit 800 à XNUMX MPa et XNUMX à XNUMX MPa, respectivement.

L'acier au carbone est-il plus résistant que l'acier inoxydable

Une gamme de résistance à la traction de l'acier au carbone peut être donnée, mais cela ne vous donnera pas une connaissance approfondie. Donc, afin d'inculquer l'idée de base de cet article qui est de développer une meilleure compréhension du carbone et de l'acier inoxydable chez le lecteur. L'acier à faible teneur en carbone a une résistance à la traction comprise entre 270 et 580 MPa et l'acier à teneur moyenne en carbone a respectivement 485 et 760 MPa. L'acier à haute teneur en carbone présente une résistance à la traction plus élevée que l'acier au carbone, comprise entre 550 et 2100 XNUMX MPa. L'acier à haute teneur en carbone est plus résistant que de nombreux aciers inoxydables et de nombreux aciers inoxydables présentent également des résistances à la traction supérieures à celles de nombreux aciers au carbone. Cela dépend entièrement des éléments d’alliage, du traitement thermique et du mode de fabrication. On ne peut pas dire que l’acier inoxydable soit meilleur que l’acier au carbone ou vice versa.

Quelle est la dureté de l'acier au carbone

À mesure que la teneur en carbone augmente, la dureté de l'acier au carbone augmente. L'acier à haute teneur en carbone est relativement le plus dur, il a 150 à 300 HB [23]. D'un autre côté, les aciers à moyenne et faible teneur en carbone ont une dureté relativement inférieure, qui est respectivement de 170 à 300 HB [24] et de 120 à 210 HB.

L'acier inoxydable est-il plus dur que l'acier au carbone

La dureté de l'acier inoxydable varie selon les différents types d'acier inoxydable. L'acier inoxydable austénitique et l'acier inoxydable martensitique ont respectivement 140-230 HB [26] et 200-500 HB. La ferrite et l'acier inoxydable durci par précipitation ont respectivement 150 à 210 HB [27] et 240 à 450 HB. Généralement, la dureté se situe entre 140 et 500 HB dans le cas de l'acier inoxydable, tandis que dans les aciers au carbone, la plage de dureté est entre 120 et 300 HB. D’après les faits, il est établi que l’acier inoxydable est plus dur que l’acier au carbone.

Prix

L'acier au carbone est plus abordable que l'acier inoxydable en raison des éléments d'alliage et du coût de production. Le prix de l’acier inoxydable est d’environ 1.5 à 5 $ la livre et le prix estimé de l’acier au carbone est de 0.25 à 0.80 $. Comme le prix varie selon les différentes qualités d’acier inoxydable et d’acier au carbone, une fourchette est donnée. Le prix peut également varier en fonction des besoins et de la demande d'un endroit à l'autre. L'acier inoxydable est plus cher que l'acier au carbone, mais un faible entretien et une durabilité élevée peuvent permettre de réduire les coûts à long terme.

Propriétés de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable

Tableau comparatif des propriétés de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable

L'acier au carbone est-il meilleur que l'acier inoxydable

Le carbone est meilleur que l'acier ou non, cela dépend de l'application. Si une résistance élevée à la corrosion est requise ainsi qu’une bonne combinaison de propriétés mécaniques, l’acier inoxydable est meilleur que l’acier au carbone. Au contraire, le budget est faible et des matériaux moins coûteux sont nécessaires et ne nécessitent pas une bonne résistance à la corrosion, alors l'acier au carbone est meilleur que l'acier inoxydable.

Couteau en acier inoxydable ou en acier au carbone

Dans les applications en acier inoxydable et en carbone, les couteaux en acier sont très importants. Les couteaux en acier inoxydable sont très résistants à la corrosion et nécessitent peu d'entretien par rapport à l'acier au carbone. Les couteaux en acier au carbone ont tendance à rouiller facilement, un nettoyage spécial est donc nécessaire. De plus, la rétention des bords du couteau est meilleure en acier au carbone qu’en acier inoxydable. L'affûtage des bords des couteaux en acier inoxydable est essentiel et nécessite un équipement spécialisé, tandis que les couteaux en acier au carbone sont plus faciles à affûter. La robustesse et la durabilité des couteaux en acier inoxydable sont meilleures que celles de l'acier au carbone.

Poêle en acier au carbone vs acier inoxydable

La conductivité de la chaleur et la répartition uniforme de la chaleur des poêles en acier au carbone sont meilleures que celles des poêles en acier inoxydable. Le nettoyage et l’entretien des poêles en acier au carbone sont plus difficiles que ceux des poêles en acier inoxydable. Les poêles en acier sont plus lourdes que les poêles en acier au carbone mais plus légères que les poêles en fonte. La poêle en acier au carbone a tendance à réagir avec les acides et à donner un goût métallique aux aliments cuits, ce qui n'est pas le cas de l'acier inoxydable.

Wok en acier au carbone ou en acier inoxydable

L'assaisonnement du wok en acier au carbone développe des propriétés antiadhésives. Un entretien élevé est nécessaire pour le protéger de la rouille et conserver ses propriétés antiadhésives intactes. Les woks en acier au carbone sont moins durables que les woks en acier inoxydable. Les woks en acier inoxydable ne possèdent pas de propriétés antiadhésives.

Comment enlever la rouille de l'acier au carbone

Plusieurs méthodes sont utilisées pour nettoyer la rouille, notamment : trempage au vinaigre, gommage, acide neutralisant, rinçage et séchage et application d'huile ou d'assaisonnement.

Qui est le meilleur pour l'usinage et le soudage

L'acier au carbone a un meilleur usinage et un meilleur soudage que l'acier inoxydable. L'acier inoxydable a une dureté plus élevée, une conductivité thermique moindre en fait un matériau difficile à usiner. En outre, la sensibilisation de l’acier inoxydable est un problème courant en soudage qui nécessite une plus grande attention lors du soudage.

Conclusion

Les deux alliages ont leurs propres avantages et inconvénients. L'acier inoxydable a une teneur élevée en chrome, ce qui le rend inoxydable par rapport à l'acier au carbone. Dans l'acier au carbone, le carbone confère les propriétés mécaniques tandis que dans l'acier inoxydable, d'autres éléments d'alliage tels que le molybdène, le nickel et le manganèse participent à influencer les propriétés mécaniques. Lors du choix du matériau pour une application spécifique, il faut garder à l'esprit le budget afin que l'acier au carbone soit plus abordable que l'acier inoxydable. Pour prendre la bonne décision concernant la sélection du matériel concernant toute application, consultez nos experts, le conseil Toufa vous fera non seulement gagner du temps mais sera également léger en termes de finances et de qualité.

FAQ 

L'acier 4140 est-il inoxydable ?

Non, le 4140 n'est pas un acier inoxydable mais un acier faiblement allié de chrome et de molybdène.

Les poêles en acier au carbone rouillent-elles ?

Oui, si les soins appropriés (assaisonnement et nettoyage) ne sont pas pris, l’acier au carbone peut rouiller.

avantages et inconvénients des couteaux en acier inoxydable

Les couteaux en acier inoxydable sont durables, résistants à la corrosion, nécessitent peu d'entretien mais ont une faible rétention des bords et peuvent nécessiter un équipement spécialisé pour l'affûtage.