Dans la sidérurgie, le cuivre est un élément qui doit être soigneusement contrôlé. Bien que le cuivre soit un métal précieux doté d’excellentes propriétés, un excès de cuivre dans l’acier peut entraîner de graves problèmes lors de l’usinage à haute température.
À température élevée, le fer a tendance à s’oxyder préférentiellement, tandis que le cuivre, avec son point de fusion relativement bas de 1083 °C, reste non oxydé et s’enrichit sous la couche d’oxyde. Cette couche enrichie en cuivre peut former des alliages à bas point de fusion ou se ségréger le long des joints de grains d’austénite (phase γ) une fois sa limite de solubilité dépassée. Par conséquent, la billette ou la brame laminée à chaud peut présenter une friabilité à chaud ou des fissures superficielles, phénomène communément appelé « fragilité du cuivre ». Cela réduit considérablement l’ouvrabilité à chaud et le rendement de l’acier.
Cependant, le cuivre n’est pas uniquement nocif. Ajouté en quantité contrôlée, il peut améliorer considérablement la résistance mécanique, la résistance à la corrosion et la soudabilité de l’acier. C’est pourquoi les aciers contenant du cuivre sont largement utilisés dans la construction navale, les appareils à pression, les oléoducs, les structures et les aciers de résistance aux intempéries.
Dans les aciers résistants à la corrosion, la teneur en cuivre est généralement contrôlée entre 0,2 % et 0,4 %, ce qui améliore efficacement la résistance à la corrosion atmosphérique. La précipitation de particules d’ε-Cu renforce l’acier et contribue à freiner la propagation des fissures de fatigue, améliorant ainsi sa résistance à la fatigue.
Dans les aciers pour pipelines à haute résistance (nuance X80 et supérieure), la norme américaine API recommande l’ajout de cuivre pour améliorer les propriétés mécaniques et anticorrosion. De même, les aciers inoxydables martensitiques antibactériens et les aciers patinables utilisent souvent le cuivre comme élément d’alliage essentiel.
Au-delà de la sidérurgie, le cuivre demeure un métal industriel essentiel. Sa conductivité électrique, la deuxième après l’argent, le rend indispensable dans l’industrie électrique. Son excellente résistance à la corrosion le rend également adapté à la galvanoplastie et au placage. Par exemple, une fine couche de cuivre est souvent appliquée sur l’acier avant le chromage afin d’améliorer l’adhérence et la protection contre la corrosion.
En résumé, le cuivre est une arme à double tranchant dans la sidérurgie. Correctement contrôlé, il renforce et protège l’acier ; en excès, il peut provoquer une fragilité à chaud et des fissures. Par conséquent, maintenir une teneur optimale en cuivre dans l’acier est crucial pour garantir la qualité du produit et la stabilité de la production.
