Reddit – askscience – Pourquoi l’acier est-il plus résistant que le fer pur ?

L’un n’a rien à voir avec l’autre.

L’acier est un alliage métallique solide en solution, composé de fer et de carbone. Le carbone de l’acier ne prend aucune forme cristalline propre. Le carbone se dissout dans l’acier pour former de la ferrite (http://en.wikipedia.org/wiki/Ferrite_(iron)), de l’austénite et de la cémentite. Dans aucune de ces structures n’existent les structures cristallines du carbone pur. Il s’agit simplement d’une solution solide interstitielle, où les atomes de carbone migrent vers les interstices, déformant ainsi le champ de contrainte du réseau cristallin. Les aberrations qui en résultent dans le champ de contraintes se traduisent par des déficits énergétiques plus importants que les défauts du réseau doivent surmonter pour glisser, ce qui augmente la limite d’élasticité du matériau.

C’est vrai, car pour que toute déformation plastique se produise, il faut que les dislocations puissent glisser (le second définit le premier). Si j’augmente l’énergie requise pour qu’une dislocation se déplace dans le réseau cristallin (en provoquant des gradients de contrainte de traction et de compression dans toute la structure en ajoutant du carbone dans les interstices de la structure cristalline), cela a pour effet direct d’augmenter la limite d’élasticité.

Le diamant est une phase du carbone qui possède une énergie de liaison extrêmement élevée. La force des liaisons covalentes entre les atomes de carbone dans une structure de diamant est énorme et se traduit par une grande dureté du diamant. Quant à la résilience, je ne suis pas sûr de ce que vous entendez par là, mais le diamant n’est que modérément résistant. C’est cette faiblesse relative du matériau que les tailleurs de pierres précieuses exploitent pour tailler les diamants dans leurs différentes formes.

Plus d’informations peuvent être lues ici

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