Aciers de construction

Dans cette catégorie, on distingue les aciers de construction métallique, les aciers à hautes limites élastiques et les aciers pour formage à froid.

1-Les aciers de construction métallique

Pour ces aciers de construction, leurs dénominations comportent la lettre qui désigne leur usage :

la lettre S (Structure) pour un usage général de construction métallique
la lettre E (Engine) pour construction mécanique.

Cette lettre est suivie de la limite élastique (Re) exprimée en méga-pascal (MPa). Cette limite élastique est une donnée caractérisant ses propriétés mécaniques puisque c’est cela qui importe quand on choisit un acier de construction. Les constructions exigeant toujours une certaine rigidité, les aciers sont toujours choisis avec une limite élastique minimale. Plus cette limite élastique est élevée, moins l’acier est déformable. Exemple : l’acier S355J0 et l’acier S235JR. Ce dernier est un acier de construction destiné à un usage général avec une limite élastique minimal de 235 MPa. Le S235JR est la nuance la plus courante.

Cette dénomination est suivie d’un indice qui classe l’acier selon sa qualité : JR, J0 (J zéro), J2, J3…. Cet indice est la résultante d’un test mesurant une caractéristique mécanique qu’est la ténacité (résilience). Il traduit le comportement d’un acier à qui l’on fait subir des chocs pour mesurer sa déformation et sa résistance avant sa rupture. Ce test, dit test de Charpy, est réalisé à différentes températures (20°, 0°, -20°, -40°) car l’acier se comporte différemment selon la température. C’est un indice important pour mesurer la qualité d’un acier de construction. C’est un indice de risque de propagation de fissure et donc de rupture. EDF utilise des aciers S355J2+N pour des aciers de barrages à 30 mètres sous le niveau de l'eau.

Ainsi, l’acier S235JR a une énergie de rupture (résilience) minimale garantie de 27J à température ambiante. L'acier S355K2 "couvre" la résilience de l'acier S355J2.

On complète ces indications par d’autres symboles pour bien définir les particularités des aciers : la lettre G indique qu’il y a d’autres caractéristiques à prendre en compte ici :

G1=acier non calmé
G2=acier calmé
G3=acier ayant subi un recuit de normalisation
G4=état de livraison libre, au choix du producteur

Dans la dénomination S235JRH, la lettre H indique qu’il s’agit d’un profil creux.

Anciennes et nouvelles normes

Avec les anciennes normes, on classait les aciers de construction selon leur résistance à la rupture symbolisait par la lettre A suivi de la résistance à la rupture exprimée en daN/mm2 : exemple A37. Puis on les classa selon leur limite élastique symbolisée par la lettre E suivie de la limite élastique exprimée en daN/mm2 : exemples : E24 et E36.

L’acier A37 avait une résistance à la traction de 37 daN/mm2 soit 370 N/mm2 soit 370 MPa soit 37 kg.

L’acier A60 avait une résistance à la traction de 60 daN/mm2 soit 600N/mm2 soit 600 MPa soit 60 kg.

Depuis novembre 1992, la norme européenne NF EN 10027 « Système de désignation des aciers » définit deux systèmes de désignation des aciers : une désignation symbolique qui se substitue à l’ancienne désignation française (NF 35-501) et un système numérique qui constitue une désignation simplifiée.

La désignation symbolique, la plus répandue, classe les aciers en fonction de leur emploi, leurs caractéristiques physiques ou mécaniques ou leur composition chimique.

L’EN 10027 classe les aciers de construction selon leur limite élastique exprimée en N/mm2

Ainsi l’acier S235JR correspond à l’E24 équivalent à un A37 qui est un acier de construction soudable, doux, à 37/40 kg. L’acier S355J0 correspond à l’E36-3 équivalent à l’A52 qui est un acier de construction soudable demi-dur à 60 kg avec une limite élastique (Re) minimale garantie de 355 MPa. L’acier E355 correspond à l’A60-2 qui est un acier de construction mécanique non soudable demi-dur à 60 kg avec un Re de 355 MPa. Ces anciennes appellations sont encore couramment utilisées et participent parfois à la confusion.

2-Les aciers à hautes limites élastiques (HLE)

On regroupe sous cette désignation les aciers ayant une limite élastique comprise entre 355MPa et 900MPa. Ces aciers doivent garantir une sécurité maximale dans leur fonctionnement. Ils sont destinés au levage (bras de grues, monte-charges, bras élévateur…), aux grandes structures métalliques comme les ponts, les coques de navire, les coques de sous-marins, les appareils à pression, les chaudières, les conduites forcées des centrales hydro-électriques, les parois de camion benne, l’automobile, les véhicules industriels… Ces aciers doivent donc avoir une limite élastique élevée, une résistance à la rupture et à la sollicitation élevées et ils doivent être soudables. Ils doivent pouvoir subir les variations de température, les intempéries, être résistants quel que soit le sens dans laquelle la tôle subit les contraintes (sens long, sens travers long, sens travers court). Selon l’application, l’utilisateur peut gagner par réduction de poids et d’épaisseur par rapport à des aciers de construction. Ils doivent être facilement pliables.

La soudure provoque une zone affectée thermiquement dans laquelle les propriétés microstructurales et mécaniques de l’acier sont modifiées ; elle peut devenir la source de fissurations qui peuvent se propager jusqu’à entraîner la rupture. C’est pour cela que la composition et les teneurs d’alliage des aciers HLE sont limitées pour garantir un niveau de soudabilité sans risque.

Ces aciers sont souvent sous forme de tôles, de tubes et de poutrelles. Ils sont classés selon leur destination, selon le niveau de sécurité recherché et la température d’utilisation. Ils sont produits par laminage à chaud pour être formables à froid (< à 150°) ou mis en forme par emboutissage à chaud.

Les nuances les plus courantes sont :

Plaques HLE pour formage à froid, noir et DKP. M=laminage thermomécanique. C=formage à froid

Plaques HLE livrées à l’état trempé-revenu. Q=trempé. L=basse température

Le cas de l’acier Corten : l’acier Corten est un acier de construction ayant une limite élastique minimale de 355 MPa. C’est un acier auto-patinable à corrosion superficielle forcée utilisé pour son aspect et sa résistance aux conditions atmosphériques, dans l’architecture, la construction et les sculptures urbaines. Sa dénomination est S355J2 WOP et S355JOW où la lettre W signifie résistance à la corrosion atmosphérique. Les revêtements des façades du musée Pierre Soulages de Rodez et le collège de Labarthe sur Lèze (31) sont en acier Corten.

3-Aciers pour formage à froid

Ces tôles servent essentiellement pour de l’emboutissage et sont classées du plus petit degré d’emboutissage au plus élevé : DC01, DC02, DC03, DC04…

Elles doivent avoir un allongement A% élevé (ductile et malléable) et une limite élastique Re peu élevée.

Lien utile vers les aciers inoxydables de construction:

http://www.worldstainless.org/Files/issf/non-image-files/PDF/Euro_Inox/EN10088-4_FR.pdf