Acciaio

Proprietà dell'acciaio

L'acciaio è una lega metallica costituita da ferro e carbonio con tenore di carbonio inferiore al 2,06% (nelle comuni applicazioni il tenore di carbonio degli acciai è compreso tra il 0,2% e l'1%).

Il carbonio è sempre presente come cementite, sostanza nota anche come carburo di ferro Fe₃C.

La presenza, in percentuale significativa, di altri elementi chimici conferisce al prodotto proprietà particolari.

Classificazione degli acciai

Gli acciai vengono classificati in: acciai comuni al carbonio e acciai speciali.

Acciai comuni al carbonio

Sono acciai formati unicamente da ferro e carbonio. Il carbonio, in percentuali elevate, contribuisce ad aumentare la resistenza meccanica, la durezza, la fragilità, la temprabilità, la colabilità, la resistenza all'usura e a diminuire la malleabilità, la saldabilità, la tenacità e la duttilità.

In base al tenore di carbonio presente nell'acciaio si possono avere:

acciai extradolci: %C < 0,008%;
acciai dolci: %C compresa tra 0,008% e 0,1%;
acciai semidolci: %C compresa tra 0,1% e 0,4%;
acciai semiduri: %C compresa tra 0,40% e 0,55%;
acciai duri: %C compresa tra 0,55% e 0,80%;
acciai extraduri: %C compresa tra 0,80% e 2,06%.

Tali tipi di acciai vengono impiegati in applicazioni che non hanno particolari esigenze.

Acciai speciali

Sono acciai che - oltre al carbonio - contengono altri elementi chimici che conferiscono al prodotto proprietà particolari. Vengono detti anche acciai legati.

Gli elementi solitamente aggiunti sono: nichel, cromo, molibdeno, silicio, manganese, tungsteno, ecc.

In base al numero di elementi aggiunti, gli acciai speciali possono essere classificati in:

acciai ternari: si ottengono con l'aggiunta di un solo elemento. Un esempio di acciaio ternario è quello per molle, costituito da ferro + carbonio + silicio.
acciai quaternari: si ottengono con l'aggiunta di due elementi. Un esempio di acciaio quaternario è l'acciaio inossidabile costituito da ferro + carbonio + cromo + nichel.
acciai complessi: si ottengono con l'aggiunta di tre o più elementi. Un esempio di acciaio complesso è l'acciaio resistente alla corrosione e al calore costituito da ferro + carbonio + cromo + nichel + molibdeno.

Preparazione degli acciai

Gli acciai vengono prepararti a partire dalla ghisa mediante un processo noto come affinazione.

Il processo di affinazione consiste nel diminuire il tenore di carbonio presente nel prodotto e nell'eliminare elementi dannosi come zolfo e fosforo.

Per ulteriori info si veda: produzione degli acciai.

Applicazioni degli acciai

A seconda del tipo, gli acciai possono avere applicazioni diverse.

Gli acciai comuni vengono usati in applicazioni che non hanno particolari esigenze e in acciai sottoposti unicamente a carichi statici (si veda: forze statiche).

Gli acciai speciali - a seconda del tipo di elemento presente in lega - trovano impieghi diversi. In generale:

la presenza di cromo aumenta la durezza e la resistenza all'ossidazione. Per tali motivi gli acciai al cromo vengono impiegati nella fabbricazione di cuscinetti e parti di impianti termici e chimici;
la presenza di silicio aumenta il limite di elasticità. Per tale motivo gli acciai al silicio vengono impiegati nella fabbricazione di molle;
la presenza di manganese aumenta la penetrazione degli effetti della tempra, la durezza e la resistenza all'usura. Per tali motivi gli acciai al manganese vengono impiegati nella fabbricazione di pezzi ai quali siano richieste elevate caratteristiche meccaniche anche in zone molto profonde del pezzo;
la presenza di tungsteno aumenta la durezza. Per tale motivo gli acciai al tungsteno vengono impiegati nella fabbricazione di utensili per tornitura, fresatura, ecc.;
la presenza di piombo aumenta la truciolabilità. Per tale motivo gli acciai al piombo vengono impiegati nella fabbricazione di pezzi costruiti in serie in macchine automatiche.

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