L'acier est une ressource omniprésente dans l'industrie moderne, qui exploite sa résistance et sa durabilité dans de nombreuses applications. La composition de l'acier peut varier pour répondre à un large éventail de demandes dans l'ingénierie, la construction et d'autres secteurs. Savoir s'il faut utiliser de l'acier au carbone ou de l'acier noir, par exemple, est essentiel pour les projets industriels.
Quelle est la différence entre l'acier au carbone et l'acier noir ?
La principale différence entre l'acier au carbone et l'acier noir réside dans la composition de leur alliage et leur résistance aux agents corrosifs. L'alliage de l'acier au carbone est principalement composé de carbone et de fer ; en raison de sa sensibilité à la rouille, il est généralement galvanisé. L'acier noir, en revanche, désigne un acier qui n'est pas galvanisé, mais noirci pour empêcher la corrosion.
Qu'est-ce que l'Acier au Carbone ?
L'alliage d'acier au carbone est défini par sa concentration particulièrement élevée en carbone, qui peut atteindre 2 à 2,5% de l'alliage, contre 0,05 à 0,3% pour les autres alliages d'acier.
La teneur en carbone ajoutée renforce la structure moléculaire de l'alliage, ce qui lui permet de mieux résister aux contraintes et aux pressions élevées. Ces qualités rendent l'acier au carbone souhaitable comme matériau durable pour les pièces automobiles, les matériaux de construction, les rails de chemin de fer, le câblage à haute résistance, etc.
La résistance accrue de l'acier au carbone peut aussi être un inconvénient, car elle rend l'alliage difficile à façonner et à mouler correctement. Par rapport aux autres types d'acier, l'acier au carbone rouille et se corrode plus facilement, ce qui nécessite l'ajout de chrome comme couche protectrice.
L'acier au carbone peut être classé en fonction de sa teneur en carbone :
- Acier à faible teneur en carbone. Ce type d'acier au carbone est relativement plus faible et ne contient pas plus de 0,25% de carbone. Comme il est plus facile à souder et à transformer en fils fins, c'est la forme d'acier au carbone la plus couramment utilisée.
- Acier à teneur moyenne en carbone. Ces aciers sont un peu plus résistants que les aciers à faible teneur en carbone. Ils contiennent de 0,25 à 0,6% de carbone et sont renforcés par le manganèse et la chaleur.
- Acier à haute teneur en carbone. Contenant généralement 0,6 à 1,25% de carbone ou plus, cet acier est le type d'acier au carbone le plus durable physiquement. Il est renforcé et résistant à l'usure, au prix d'une faible ductilité et d'une faible soudabilité.
Qu'est-ce que l'Acier Noir ?
L'acier noir est un acier qui n'a pas subi de galvanisation pour le protéger de la corrosion. Au lieu de cela, l'acier est soumis à un processus de conversion chimique appelé noircissement pour former un oxyde de fer noir résilient, ou magnétite (Fe3O4), qui donne son nom au matériau.
Pendant le noircissement, une solution d'oxyde noir contenant des sels oxydants est appliquée sur l'acier. Selon le type et la température du traitement, la magnétite se développe généralement en 15 à 45 minutes. La réaction initiale ajoute une certaine résistance à la corrosion et à l'usure, mais des post-traitements à base d'huile sont souvent appliqués pour renforcer davantage l'acier.
En raison de sa résistance à la corrosion, l'acier noir est un matériau populaire pour la tuyauterie. Les tuyaux en acier noir sont utilisés pour le transport du gaz et de l'eau, la protection des fils électriques en tant que conduits et les systèmes d'évacuation des eaux usées.
L'acier noir est un matériau polyvalent. D'autres applications peuvent être trouvées dans les armes à feu et les munitions, les véhicules aérospatiaux, les composants automobiles, l'architecture et l'équipement médical.
Différences entre l'Acier au Carbone et l'Acier Noir
Composition de l'alliage
En tant qu'alliage, l'acier au carbone porte bien son nom car il se compose principalement de carbone et de fer. Il contient beaucoup moins de chrome que d'autres types d'acier, comme l'acier inoxydable. La quantité de carbone varie selon les nombreuses variétés d'acier au carbone, généralement entre 0,25 et 3%.
L'acier noir contient une quantité beaucoup plus faible de carbone, bien que l'élément soit toujours présent car il s'agit du principal élément durcisseur pour fabriquer l'acier. Il peut également contenir du manganèse et du phosphore pour le renforcer, ainsi que d'autres éléments d'alliage tels que le chrome, le silicium et le vanadium.
Notez que de nombreux types d'acier peuvent devenir de l'acier noir à condition de subir le processus de noircissement.
Propriétés physiques
L'acier au carbone se distingue par sa résistance supérieure. Il est moins susceptible de succomber aux contraintes et aux hautes pressions que les autres types d'acier, au prix d'être plus difficile à souder, à mouler ou à transformer en fils. Il est fragile ; si l'on tente de le façonner, l'acier peut se briser en morceaux.
L'acier noir est également solide, mais pas autant que l'acier au carbone. Bien que leurs propriétés physiques exactes puissent varier en fonction de l'acier utilisé pour le noircissement, ce matériau présente généralement une soudabilité, une ductilité et une malléabilité supérieures à celles de l'acier au carbone.
Résistance à la corrosion
L'acier au carbone est sensible aux agents corrosifs, notamment l'eau de Javel, le chlore et les acides forts. Il peut même se corroder lorsqu'il est exposé à l'air si l'humidité atmosphérique atteint 70 à 80%.
En revanche, l'acier noir résiste à la corrosion et à l'abrasion grâce à la résilience de la magnétite à sa surface ainsi qu'à son traitement à base d'huile.
Traitement
Pour contrer la corrosion, l'acier au carbone est souvent galvanisé, ou recouvert d'une couche protectrice de zinc, bien que ce procédé puisse être coûteux. Notez que l'acier noir n'est jamais galvanisé.
L'acier noir est d'abord traité par un procédé de noircissement, dans lequel une solution oxydante provoque la formation de magnétite - ou oxyde de fer noir - à la surface. Comme la magnétite peut se corroder avec le temps, un traitement à base d'huile est appliqué par la suite pour laisser un film protecteur d'huile lourde sur la surface.
Variétés
L'acier noir peut être fabriqué à partir de nombreux types d'acier, à condition qu'ils subissent un traitement de noircissement. Par conséquent, on peut trouver des variétés telles que l'acier inoxydable noir, les barres d'armature noires, l'acier à outils noir et même l'acier au carbone noir.
Les variétés d'acier au carbone se distinguent par leur teneur en carbone. Les aciers à faible teneur en carbone sont plus faibles mais plus ductiles et soudables, les aciers à forte teneur en carbone sont plus résistants mais difficiles à mouler, et les aciers à teneur moyenne en carbone représentent un équilibre entre la résistance physique et la malléabilité.
Aspect
Malgré sa résistance, l'acier au carbone a un aspect inesthétique. Il a une finition mate avec une texture inégale, et il est facilement décoloré ou taché en raison de sa susceptibilité à la rouille.
L'acier noir est assez populaire en raison de son attrait esthétique. Il possède une finition lisse et brillante de couleur gris-noir qui ne rouille pas. Il est utilisé comme finition décorative pour les chaises, les comptoirs, les rampes, les tables, les réfrigérateurs et bien plus encore.
Tableau de Comparaison : Acier au Carbone Vs Acier Noir
| Éléments | Acier au Carbone | Acier Noir |
| Composition de l'alliage | Principalement du carbone et du fer. | Primaire : Fer, carbone. Additifs : Manganèse, phosphore, chrome, etc. |
| Propriétés physiques | Résistance structurelle très élevée. Faible malléabilité, ductilité et soudabilité. | Résistance structurelle élevée. Grande malléabilité, ductilité et soudabilité. |
| Résistance à la corrosion | Sensible, sauf s'il est galvanisé. | Résistant. |
| Traitement | Galvanisation. | Noircissement : Solution oxydante. Post-traitement : Solution à base d'huile. |
| Variétés | Acier à haute teneur en carbone, acier à moyenne teneur en carbone, acier à faible teneur en carbone. | Beaucoup, par exemple une barre d'armature noire, un acier au carbone noir. |
| Apparence | Mat, irrégulier, facilement taché. | Lisse, brillant, gris-noir. |
En quoi l'Acier au Carbone et l'Acier Noir sont-ils Similaires ?
Malgré leurs différences, l'acier au carbone et l'acier noir sont toujours classés dans la catégorie chimique de l'acier. En tant qu'alliages, ils sont tous deux principalement composés de fer avec du carbone ajouté pour les renforcer.
Le fait d'être un alliage de fer les rend sensibles à la corrosion, ce qui nécessite des traitements tels que la galvanisation et le noircissement.
En raison de leur résistance, de leur dureté et de leur durabilité, ces deux types d'acier sont des matériaux incontournables de la construction moderne, de l'ingénierie et des produits de consommation. Ils sont utilisés comme composants dans plusieurs applications, des outils aux pièces structurelles, en passant par les automobiles, les armes à feu et les ustensiles de cuisine.
FAQ
À quoi servent les tuyaux en acier noir ?
Les tuyaux en acier noir sont populaires pour leur durabilité et leur faible besoin d'entretien. Ils servent principalement à acheminer du gaz, de l'eau ou des combustibles fossiles sur de longues distances, à transporter de la vapeur et de l'air sous haute pression. Ils sont également utilisés comme conduits pour recouvrir les fils électriques.
Quelles sont les applications de l'acier au carbone ?
Les variétés d'acier au carbone sont utilisées à des fins différentes :
- Acier à faible teneur en carbone : aplati en fines feuilles ou bandes pour la construction d'automobiles, de navires, de panneaux pour les portes ou les clôtures. Leur ductilité plus élevée les rend appropriés comme matériau pour fils.
- Acier à teneur moyenne en carbone : usiné pour former le matériau de structure des ponts, des bâtiments, des rails, des camions, des pipelines et des engrenages.
- Acier à haute teneur en carbone : transformé en lames, poinçons, outils de coupe et câblage à usage intensif.
Conclusion
L'acier noir et l'acier au carbone sont deux types d'acier courants.
Ils diffèrent principalement par la composition de leurs alliages, l'acier au carbone contenant principalement du carbone et du fer, tandis que l'acier noir peut être fabriqué à partir de n'importe quel acier soumis au noircissement.
En raison de sa faiblesse face aux agents corrosifs, l'acier au carbone est souvent galvanisé avec une couche protectrice de zinc. L'acier noir, quant à lui, gagne en résistance grâce à la formation de magnétite (Fe3O4) à sa surface.
