Poids spécifique et poids volumique de l'acier
L'acier est un alliage déformable de fer contenant une faible quantité de carbone (jusqu'à 2%) et d'autres éléments. C'est l'un des matériaux les plus répandus, utilisé dans presque toutes les branches de l'industrie. Les aciers sont classés par nuances, qui se distinguent par leur structure, leurs propriétés mécaniques et physiques, ainsi que par leur composition chimique.
Le tableau ci-dessous indique le poids spécifique des nuances d'acier les plus courantes en g/cm³:
| Type d'acier | Nuance | Poids spécifique (g/cm³) |
| acier inoxydable structural cryogénique | 12Х18Н10Т | 7,9 |
| acier inoxydable réfractaire résistant à la corrosion | 08Х18Н10Т | 7,9 |
| acier de construction faiblement allié | 09Г2С | 7,85 |
| acier de construction au carbone de qualité | 10,20,30,40 | 7,85 |
| acier de construction au carbone | Ст3сп, Ст3пс | 7,87 |
| acier à outils d'emboutissage | Х12МФ | 7,7 |
| acier de construction pour ressorts | 65Г | 7,85 |
| acier à outils d'emboutissage | 5ХНМ | 7,8 |
| acier de construction allié | 30ХГСА | 7,85 |
| acier à haute teneur en carbone | 70 (ВС et ОВС) | 7,85 |
| acier à teneur moyenne en carbone | 45 | 7,85 |
| acier à faible teneur en carbone | 10 et 10А; 20 et 20А | 7,85 |
| acier électrique à faible teneur en carbone (Armco) | А et Э; ЭА; ЭАА | 7,8 |
| acier au chrome | 15ХА | 7,74 |
| acier au chrome-aluminium-molybdène nitrurable | 38ХМЮА | 7,65 |
| acier au chrome-manganèse-silicium | 25ХГСА | 7,85 |
| acier au chrome-vanadium | 30ХГСА; 20ХН3А | 7,85 |
Comme il existe un très grand nombre de nuances d'acier (environ 1500), nous n'avons présenté que le poids spécifique des nuances les plus courantes. Des informations plus détaillées sur le poids spécifique de l'acier peuvent être trouvées dans d'autres articles de notre site.
D'après les caractéristiques de l'acier, on peut distinguer les principaux paramètres suivants: la densité, le coefficient de dilatation linéaire, les modules d'élasticité et de cisaillement. Selon la composition chimique, on distingue les aciers alliés et les aciers au carbone. Dans ces derniers, en plus du carbone et du fer, on ajoute également du manganèse (0,1 - 1,0%) et du silicium (jusqu'à 0,4%). Pour conférer à l'acier des propriétés particulières, des impuretés peuvent entrer dans sa composition: le phosphore augmente la fragilité à basse température et réduit la plasticité lors du chauffage à certaines températures; le soufre forme de petites fissures (fragilité à chaud) à haute température.
Le poids spécifique de l'acier se calcule selon la formule suivante: γ = P/V, où P est le poids d'un corps homogène et V le volume du composé. Le paramètre obtenu est constant et ne s'applique que lorsque l'acier est dans un état parfaitement dense et possède une structure non poreuse.
Selon les références relatives aux propriétés physiques des matériaux, la densité moyenne de l'acier est de 7,85 g/cm³. Ce paramètre varie comme suit:
| Traitement de l'acier / ajout d'impuretés | Variation par rapport à la valeur standard de 7,85 g/cm³ |
| carbone | le poids spécifique diminue |
| chrome, aluminium, manganèse | le poids spécifique diminue |
| cobalt, tungstène, cuivre | le poids spécifique augmente |
| déformation par tréfilage | le poids spécifique augmente, mais pas de plus de 2-3% |
Questions frequentes
Combien pèse 1 m³ d'acier ?
Pour la plupart des calculs, on utilise une densité moyenne de l'acier de 7,85 g/cm³, donc 1 m³ d'acier pèse environ 7850 kg. Certains aciers inoxydables, outils ou alliés peuvent légèrement différer.
Pourquoi la densité de l'acier varie-t-elle selon la nuance ?
L'acier ne contient pas seulement du fer et du carbone : il peut aussi contenir du chrome, du nickel, du manganèse, du tungstène, du cuivre et d'autres éléments. Les éléments d'alliage modifient la composition et déplacent légèrement la densité.
Comment calculer le poids d'une pièce en acier ?
Il faut multiplier le volume de la pièce par la densité de la nuance d'acier choisie. Pour une estimation approximative, on utilise souvent 7850 kg/m³ ; pour un calcul précis, il vaut mieux utiliser la densité d'un manuel ou de la documentation de la nuance exacte.