L’acier industriel est un alliage métallique à base de fer. Il est utilisé dans la construction de bâtiments, de ponts et d’autres structures qui nécessitent un matériau solide et résilient. Le fer est extrait du sol sous forme de minerai de fer et est combiné avec du carbone pour former de l’acier industriel. Bien qu’il existe plusieurs métaux qui peuvent être combinés avec du fer pour former des alliages métalliques solides, le carbone est utilisé car il est facilement disponible et le plus rentable de tous les métaux possibles.
Le minerai de fer se trouve dans la couche supérieure de la croûte terrestre. Il est extrait par de grandes exploitations minières, qui extraient le minerai de fer du sol et le transportent ensuite vers des usines de transformation de l’acier. Le minerai de fer est converti en acier industriel grâce à un processus en plusieurs étapes qui se déroule dans les usines de fabrication d’acier.
La première étape du processus de fabrication de l’acier est l’extraction de l’excès de carbone du minerai de fer. Il doit y avoir un rapport spécifique entre le carbone et le fer avant que le matériau puisse passer à l’étape suivante. Le minerai de fer est placé dans un haut fourneau, qui est conçu pour créer et maintenir une grande quantité de chaleur pendant une période prolongée. Ce type de four est spécialement conçu pour pomper de l’oxygène pur, ce qui permet au four de générer et de maintenir le niveau élevé de chaleur nécessaire à la création d’acier industriel.
Ce niveau de chaleur élevé est nécessaire pour faire fondre le minerai de fer sous forme liquide. Les molécules d’oxygène du minerai de fer sont éliminées en combinant le fer avec du carbone et en forçant la liaison oxygène à se rompre. Ce matériau combiné de fer et de carbone est soumis à plusieurs étapes de chaleur élevée et de refroidissement rapide, utilisant de grandes quantités d’eau dans un processus appelé fusion. Pendant la fusion, il y a de multiples changements de température et la quantité de carbone mélangée à l’acier est soigneusement surveillée et ajustée. Un ajout de carbone au mauvais endroit, un refroidissement trop rapide ou trop lent ont un impact sur la qualité de l’acier produit.
Lors de la dernière étape de refroidissement, le mélange de minerai de fer et de carbone se transforme en une substance appelée martensite. Ce matériau est une forme très dure d’acier cristallin et il est créé par un changement de structure cellulaire provoqué par le processus de fusion. Le test de la structure chimique de l’acier fait partie du processus de contrôle de la qualité utilisé dans les usines de fabrication d’acier. Afin de répondre aux critères scientifiques de l’acier, le matériau doit avoir une structure chimique avec un pourcentage en poids de carbone de 0.4.