En raison de ses propriétés, l'acier est peut-être le matériau pour l'ingénierie et la construction le plus important au monde.
Les propriétés essentielles de l'acier sont de grandes formabilité et durabilité, de bonnes contrainte de traction et limite d'élasticité, une bonne conductivité thermique, et pour les aciers inoxydables une résistance à la corrosion.
Lorsqu'ils élaborent un matériau pour une utilisation particulière, les ingénieurs doivent s'assurer qu'il conviendra parfaitement aux conditions de chargement et aux défis environnementaux auxquels il sera plus tard confronté. Comprendre et contrôler les propriétés des matériaux est donc primordial. Les propriétés mécaniques de l'acier peuvent être soigneusement contrôlées à travers une sélection judicieuse de la composition chimique, du processus de transformation et du traitement thermique, menant à sa microstructure finale.
Les alliages et le traitement thermique utilisés pour la production de l'acier engendre des propriétés de valeurs et de forces différentes. Il faut les tester pour déterminer les propriétés finales d'un acier et assurer son respect des normes recherchées.
Il existe de nombreux systèmes de mesure permettant de définir les propriétés d'un acier donné. La limite d'élasticité, la ductilité et la rigidité sont par exemple déterminées en utilisant des tests de traction. La ténacité est mesurée par essais au choc, et la dureté est déterminée en mesurant la résistance à la pénétration de la surface par un object dur.
L'essai de traction est une méthode visant à évaluer la réponse structurelle de l'acier aux charges appliquées, les résultats étant exprimés en tant que relation entre la tension et la déformation. La relation entre la tension et la déformation est une mesure d'élasticité du matériau : ce coefficient est appelé module de Young. L'acier se différencie principalement par une valeur élevée du module de Young; ce dernier varie entre 190-210 GPa, ce qui représente environ trois fois la valeur de l'aluminium.
Les propriétés physiques de l'acier sont liées à la physique du matériau, tels que la densité, la conductivité thermique, le module d'élasticité, le coefficient de Poisson etc. Quelques valeurs caractéristiques des propriétés physiques de l'acier sont :
- la densité ρ = 7.7 ÷ 8.1 [kg/dm3]
- le module d'élasticité E=190÷210 [GPa]
- le coefficient de Poisson ν = 0.27 ÷ 0.30
- la conductivité thermique κ = 11.2 ÷ 48.3 [W/mK]
- la dilatation thermique α = 9 ÷27 [10-6 / K]
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