Carbone
Le carbone peut influencer et déterminer diverses propriétés physiques, chimiques et mécaniques de l’acier, telles que la résistance, la plasticité et les performances de soudage. Il a également un impact direct sur les traitements thermiques tels que la trempe et le recuit. Le carbone peut former des carbures avec d’autres éléments de l’acier, lesquels constituent une structure métallographique de l’acier. Le carbone a une plus grande affinité pour l’oxygène. Dans certaines conditions, la réaction entre le carbone et l’oxygène est plus active que celle entre le fer et l’oxygène ; il est donc souvent utilisé comme agent réducteur et désoxydant dans le processus de fabrication de l’acier. Le carbone est également un agent de revenu lors du traitement thermique. Lors du processus d’oxydation de l’acier en fusion, l’interaction entre le carbone et l’oxygène génère du CO, ce qui provoque l’ébullition et l’agitation de l’acier en fusion, ce qui permet d’uniformiser sa composition et sa température. De plus, l’ébullition permet de purifier l’acier en fusion, facilitant ainsi l’élimination des inclusions et des gaz.
Silicium
Dans le processus de fabrication de l’acier, le silicium est également souvent utilisé comme agent réducteur et désoxydant. Présent dans l’acier sous forme de solution solide sous forme de ferrite ou d’austénite, le silicium peut améliorer la résistance de la solution solide et avoir un effet important sur le taux de durcissement par déformation à froid. Parallèlement, il peut également réduire, dans une certaine mesure, la résistance à la corrosion de l’acier. Une certaine quantité de silicium et de carbone dans l’acier, associée à une quantité appropriée de manganèse, peut améliorer considérablement la limite d’élasticité et la limite de traction après trempe et revenu. Il est souvent utilisé dans la fabrication de ressorts à forte charge. L’acier à haute teneur en silicium et à faible teneur en carbone ou à très faible teneur en carbone présente une bonne perméabilité magnétique, une résistance élevée, une faible force coercitive et de faibles pertes de noyau. Il est souvent utilisé dans la fabrication de tôles d’acier au silicium. Le silicium est associé à des éléments d’alliage tels que Mo, W et Cr, et est également fréquemment utilisé dans la production d’acier inoxydable et d’acier réfractaire.
Manganèse
Le manganèse est un bon désoxydant et désulfurant. Presque tous les aciers contiennent une certaine quantité de manganèse. Il peut éliminer et atténuer la fragilité à chaud causée par le soufre, améliorant ainsi les performances de l’acier en travail à chaud. Le manganèse et le fer forment une solution solide, ce qui peut améliorer la dureté et la résistance de la ferrite ou de l’austénite dans l’acier. Parallèlement, c’est un élément carbureur qui peut pénétrer dans la cémentite pour remplacer une partie des atomes de fer. Le manganèse peut fortement augmenter la trempabilité de l’acier ; une teneur élevée en manganèse a tendance à grossir les grains et à augmenter la fragilité à la trempe de l’acier ; un refroidissement inadéquat après la coulée, le laminage ou le forgeage peut facilement entraîner la formation de points blancs. De plus, le manganèse réduit la conductivité thermique de l’acier et augmente son coefficient de dilatation linéaire. Par conséquent, les lingots ou billettes d’acier à haute teneur en manganèse doivent être chauffés et refroidis lentement afin d’éviter les contraintes internes excessives et les fissures. Ceci est particulièrement important pour les sections transversales importantes. En tant qu’élément d’alliage, le manganèse se caractérise par une abondance de ressources et des performances variées. Il est largement utilisé dans la fabrication de l’acier.
