Acier au carbone

Les compositions typiques du carbone sont :

• Acier doux (à faible teneur en carbone) : environ 0,05 % à 0,25 % de teneur en carbone avec une teneur en manganèse allant jusqu'à 0,4 % (par exemple, acier AISI 1018). Moins résistant mais bon marché et facile à façonner ; la dureté de surface peut être augmentée par cémentation.
• Acier à teneur moyenne en carbone : environ 0,14% à 0,84% de teneur en carbone avec 0,60 à 1,65% de teneur en manganèse (par exemple, acier AISI 1040). Équilibre la ductilité et la résistance et possède une bonne résistance à l'usure ; utilisé pour les grandes pièces, le forgeage et les pièces automobiles.
• Acier à haute teneur en carbone : environ 0,59% à 0,65% de teneur en carbone avec 0,30 à 0,90% de teneur en manganèse. Très résistant, utilisé pour les ressorts et les fils à haute résistance.
• Acier à très haute teneur en carbone : environ 0,96% à 2,1% de teneur en carbone, spécialement traité pour produire des microstructures atomiques et moléculaires spécifiques.

L'acier peut être traité thermiquement, ce qui permet de fabriquer des pièces dans un état mou facilement guérable. S'il y a suffisamment de carbone, l'alliage peut être durci pour augmenter la solidité, l'usure et la résistance aux chocs. Les aciers sont souvent travaillés à froid, c'est-à-dire en déformant le métal à une température d'équilibre ou de stabilité méta.

L'acier doux est la forme d'acier la plus courante car son prix est relativement bas alors qu'il offre des propriétés matérielles acceptables pour de nombreuses applications. L'acier doux a une faible teneur en carbone (jusqu'à 0,3 %) et n'est donc ni extrêmement cassant ni ductile. Il devient malléable lorsqu'il est chauffé et peut donc être forgé. Il est également souvent utilisé lorsque de grandes quantités d'acier doivent être formées, par exemple comme acier de construction. La densité de ce métal est de 7861,093 kg/m³ (0,284 lb/in³) et sa résistance à la traction est de 500 MPa (72500 psi) au maximum

Les aciers au carbone qui peuvent subir avec succès un traitement thermique ont une teneur en carbone comprise entre 0,30 % et 1,70 % en poids. Des traces d'impuretés de divers autres éléments peuvent avoir un effet significatif sur la qualité de l'acier obtenu. Des traces de soufre rendent l'acier "rouge", ce qui est un défaut : l'acier est cassant et friable. L'acier au carbone faiblement allié, tel que la qualité A36, contient environ 0,05 % de soufre et fond vers 1426-1538 °C (2600-2800 °F). Du manganèse est souvent ajouté pour améliorer la trempabilité des aciers à faible teneur en carbone. Ces ajouts transforment le matériau en un acier faiblement allié selon certaines définitions, mais la définition de l'acier au carbone de l'AISI autorise jusqu'à 1,65 % de manganèse en poids.

L'acier trempé se réfère généralement à l'acier trempé ou trempé et revenu.

Silver Steel ou acier brillant à haute teneur en carbone, tire son nom de son apparence, en raison de sa forte teneur en carbone. Il s'agit d'un acier à très haute teneur en carbone, ou peut être considéré comme l'un des meilleurs aciers à haute teneur en carbone. Il est défini dans les normes de spécification de l'acier BS-1407. Il s'agit d'un acier à outils à 1 % de carbone qui peut être rectifié avec des tolérances très serrées. En général, la gamme de carbone est de 1,10 % minimum, mais peut atteindre 1,20 %. Il contient également des oligo-éléments de 0,35 % Mn (plage de 0,30 % à 0,40 %), 0,40 % Cr (plage de 0,4 % à 0,5 %), 0,30 % Si (plage de 0,1 % à 0,3 %), et parfois aussi du soufre (max. 0,035 %) et du phosphore (max. 0,035 %). L'acier à l'argent est parfois utilisé pour la fabrication de rasoirs droits, en raison de sa capacité à produire et à maintenir un tranchant micro-fin.

L'objectif du traitement thermique de l'acier ordinaire au carbone est de modifier les propriétés mécaniques de l'acier, généralement la ductilité, la dureté, la limite d'élasticité et la résistance aux chocs.