Qu'est-ce que l'acier?
L'acier est l'alliage métallique le plus répandu dans le monde. Dans sa forme la plus simple, il se compose de fer et de quantités variables de carbone. Parce que le fer et le carbone sont connus depuis l'Antiquité, l'alliage a été fabriqué sous une forme ou une autre bien avant la naissance du Christ. Certains des plus anciens aciers ont été fabriqués dans les régions orientales de l'Afrique, vers 1400 avant notre ère.
Le fer est le composant principal de l'acier, le carbone se situant loin derrière, entre 0,2% et 2,14%, selon la nuance. Le carbone est le moyen le plus économique d'allier le fer, mais d'autres métaux peuvent être utilisés pour renforcer l'élément et lui conférer certaines propriétés. Le métal connu sous le nom de fonte est en fait un acier à très haute teneur en carbone, ce qui lui confère un point de fusion plus bas et une coulabilité plus grande L'acier est réputé pour sa résistance, que lui confèrent précisément les éléments d'alliage.
Lorsque le fer est à l'état de métal solide, les atomes forment une structure cristalline. Bien que cette structure soit assez rigide, il peut y avoir des imperfections qui créent de minuscules points faibles dans le métal. Les atomes des éléments d'alliage peuvent combler ces points faibles microscopiques du réseau, ce qui confère à l'alliage la flexibilité et la résistance à la traction pour lesquelles il est connu.
L'industrie sidérurgique moderne produit ce métal à l'aide de ce que l'on appelle le four à oxygène de base. Dans ces fours, de l'oxygène pur est insufflé dans le fer en fusion, ce qui réduit les niveaux d'impuretés. Des agents de nettoyage appelés flux sont également ajoutés dans le même but. Le principal avantage de ce processus, mis à part un produit de haute qualité, est sa rapidité.
Les procédés précédents comprenaient le procédé Bessemer, où l'air était forcé à travers le fer en fusion pour oxyder les impuretés. Le monoxyde de carbone est un sous-produit de ce processus, les autres impuretés formant des scories. L’invention du procédé Bessemer est particulièrement remarquable car elle fait de l’acier un produit bon marché, fabriqué en série. L'alliage avait été fabriqué selon diverses méthodes au Moyen Âge et avant, mais aucune d'entre elles n'était particulièrement efficace et ne pouvait être utilisée à grande échelle.
À mesure que les techniques de fabrication de l'acier se sont améliorées, une plus grande variété d'alliages est devenue disponible. L'utilisation de plusieurs métaux différents, tels que le tungstène et le chrome, permet d'obtenir un métal adapté à des applications très spécifiques. La gamme de propriétés que l’acier peut conférer à l’ajout de différents éléments se voit, par exemple, dans le fait que deux choses aussi différentes que les épées de samouraï et les automobiles sont toutes deux fabriquées à partir de fer allié à d’autres métaux.