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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 due 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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