Quelle est la différence entre le fer et l'acier ?

Voici un cours de physique sur lequel nous allons vous expliquer la différence entre ces deux matériaux.

Qu'est-ce que le fer ?

Le fer est le 26ème élément du tableau périodique. Il fait donc partie des éléments présents dans la nature. Sur Terre, on ne trouve cependant pas d'acier à l'état naturel, il se combine avec l'oxygène de l'air pour former des oxydes comme l'hématie Fe2O3 ou la magnétite Fe3O4.

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Pourquoi n'utilise-t-on pas le fer pur ? 

À l'état pur, le fer est un matériau malléable qui manque de dureté. Pour le rendre plus dur, il suffit d'ajouter du carbone dans les bonnes proportions. C'est le taux de carbone qui fait la différence entre le fer, l'acier et la fonte.

Fer : < 0,02 % de carbone (matériau manquant de dureté)

Acier : entre 0,02% et 2% de carbone

Fonte : > 2% de carbone (le matériaux est alors tellement dure qu'il se casse au moindre choque)

Le taux de carbone se calculant de la manière suivante :

La fabrication de l'acier 

L'acier est ainsi fabriqué dans des hauts fourneaux, ou l'on introduit du minerai de fer et du coke (du charbon très pur apportant le carbone). Il se produit alors une série de réaction d'oxydo-réduction qui vont réduire le minerai de fer en fer. 

Après cette étape, l'acier est dit "sauvage" : son taux de carbone n'est pas contrôlé et est souvent trop élevé. Une seconde étape est nécessaire pour ajouter ce taux : c'est la mise à nuance qui est réalisée à l'aide d'un convertisseur à oxygène. Le principe est relativement simple : souffler de l'oxygène pur sur l'acier pour faire bruler le carbone excédentaire.