Quels facteurs affectent la dureté de l'acier au carbone?
Un certain nombre de facteurs peuvent influer sur la dureté de l'acier au carbone, notamment le contact du carbone, la quantité et le type des autres éléments de l'alliage, ainsi que les processus spécifiques utilisés pour créer l'acier. L'acier à faible teneur en carbone, qui contient entre 0,05 et 0,25% de carbone, est généralement la variété la plus douce, bien qu'il puisse être durci grâce à un processus appelé cémentation. L'acier à très haute teneur en carbone, qui peut contenir jusqu'à 2% de carbone, est généralement le type le plus dur, bien que la dureté finale de chaque produit soit également déterminée par divers procédés de traitement thermique. Les processus de trempe peuvent augmenter la dureté de l'acier au carbone d'un facteur environ quatre, bien que le revenu ultérieur diminue généralement la dureté.
L'acier au carbone est un alliage constitué principalement de fer et de carbone. D'autres éléments peuvent également être présents, généralement en très petites quantités. Il existe quelques définitions différentes de ce qui constitue exactement l'acier au carbone, bien que des éléments tels que le silicium et le cuivre représentent généralement moins de 0,6% de différents alliages. Certains alliages d'acier au carbone peuvent également contenir jusqu'à 1,6% d'éléments tels que le manganèse. Puisqu'il existe un certain nombre d'alliages différents qui sont tous couramment appelés acier au carbone, chaque type tend à avoir une dureté différente.
Le principal facteur qui influe sur la dureté de l'acier au carbone est la quantité de carbone présente dans l'alliage. Les aciers à faible teneur en carbone ont tendance à être les plus mous, tandis que les aciers à très forte teneur en carbone peuvent être assez durs et fragiles. Il est également possible de modifier les caractéristiques physiques de l'acier au carbone grâce à divers traitements, destinés à augmenter ou réduire la dureté.
Même si l'acier à faible teneur en carbone est relativement mou, un processus appelé carburation peut le rendre plus dur. Ce processus de traitement thermique amène l'alliage à absorber du carbone supplémentaire provenant de sources solides, liquides et gazeuses telles que le charbon et le monoxyde de carbone. Le carbone n'est généralement absorbé que par la surface du métal, ce qui donne une couche extérieure cémentée et un noyau plus souple et ductile.
Les aciers au carbone à haute teneur ont tendance à être très difficiles au début, mais les procédés de trempe peuvent les rendre encore plus difficiles. Si un alliage d'acier au carbone est trop dur, il sera généralement très fragile. Certains alliages exceptionnellement durs sont en fait soumis à des procédés de trempe et de revenu permettant de réduire la dureté de l’acier au carbone et d’augmenter la ductilité. D'autres procédés, tels que le recuit, peuvent également augmenter efficacement la ductilité et diminuer la dureté globale de l'acier au carbone.