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19/12/2022
"L'età dei metalli” è finita oltre 3 millenni fa, dopo rame, bronzo e ferro. Questi materiali costituiscono ancora oggi una grande fetta degli utensili utilizzati dall’uomo, ma proprio l’ultimo di loro, il ferro, è oggi il costituente principale del nuovo protagonista assoluto: l'acciaio. "Al carbonio", inossidabile (“inox"), legato e per utensili. Oggi conosciamo 4 tipi di acciaio diversi, ognuna con le proprie peculiarità. Nella guida di oggi le vedremo nel dettaglio, mettendo in risalto anche i settori in cui vengono maggiormente applicate.
Il ferro e il carbonio sono metalli versatili dimostrati che sono gli elementi costitutivi di gran parte di ciò che vediamo nelle città moderne di oggi, comprese le reti di trasporto e le infrastrutture di telecomunicazione. L'uso dell'acciaio ha una lunga storia e continuerà nel futuro, man mano che verranno scoperti nuovi modi per combinare gli elementi. L'acciaio si trova ovunque, materializzato in forme diverse per soddisfare le diverse esigenze. È un componente essenziale di molti materiali da costruzione, elettrodomestici e utensili. Combinando gli elementi giusti, è disponibile una corrispondenza esatta dell'acciaio per quasi ogni applicazione.
Come il ferro, anche il carbonio è presente in ogni pezzo di acciaio. Quello che però stupisce dell'acciaio al carbonio è l’assenza quasi totale di altri elementi nella composizione. Non viene infatti neanche considerato una “lega” a causa della bassissima presenza di metalli leganti.
La relativa adattabilità e il basso costo dell'acciaio al carbonio lo rendono una scelta ideale per una varietà di progetti di costruzione, sia su larga scala che su piccola scala. Sebbene contenga solo il 2% di carbonio o meno in peso, la sua natura elementare rende l'acciaio al carbonio un materiale resistente e durevole, ideale per numerosi usi. L'acciaio al carbonio viene talvolta confuso con la ghisa, anche se deve contenere meno del 2% di carbonio. La ghisa contiene dal 2% al 3,5% di carbonio, conferendole una consistenza ruvida e una natura più fragile.
Questa semplicità contribuisce alla popolarità dell'acciaio al carbonio: rappresenta circa il 90% di tutta la produzione di acciaio. Il variare della sua concentrazione di carbonio comporta qualità molto diverse dell’acciaio.
Al di sotto della soglia del 2% di carbonio, l'acciaio al carbonio può essere raggruppato in tre categorie: basso, medio e alto tenore di carbonio. Ogni tipo conserva la forza intrinseca del carbonio, ma il suo scopo utile cambierà con l'aumentare del contenuto di carbonio.
Questo è il tipo più comune e meno costoso, con una percentuale di carbonio inferiore allo 0,31%. È facile da formare grazie alla sua elevata duttilità, la innata capacità di essere allungato sotto sforzo. Fili, bulloni e tubi utilizzano questo tipo di acciaio. (L'acciaio con carbonio tra lo 0,15% e lo 0,25% viene chiamato "acciaio dolce", mentre le varianti con una percentuale di carbonio ancora minore sono dette "acciaio ultra dolce")
Un contenuto di carbonio compreso tra lo 0,31% e lo 0,60% conferisce a questa varietà una maggiore resistenza e una minore duttilità rispetto alle varietà a basso contenuto di carbonio. I carboni medi si trovano negli ingranaggi e nei binari ferroviari.
La varietà più dura contiene oltre lo 0,61% di carbonio ed è spesso utilizzata per produrre chiodi per mattoni e utensili da taglio affilati come lame per trencher.
Questo tipo è comunemente noto per il suo ruolo nella produzione di apparecchiature e apparecchi medici e per la cucina, ma il suo campo di utilizzo è molto più ampio della semplice gamma di gas in cucina. Il cromo è la lega che contraddistingue l'acciaio inossidabile, conferendo al materiale la sua caratteristica lucentezza.
Tuttavia, il cromo è più di un'aggiunta puramente cosmetica: l'elemento è resistente all'ossidazione e aumenterà la longevità del metallo impedendogli di arrugginirsi. In genere, l'acciaio inossidabile ha un contenuto di cromo superiore al 10,5% e talvolta ne contiene fino al 30% in determinate applicazioni.
Un contenuto di cromo più elevato si traduce direttamente in una maggiore brillantezza quando lucidato e ha una maggiore resistenza alla corrosione. L'acciaio inossidabile è diverso dal cromo quando il cromo viene galvanizzato su un altro metallo per produrre un rivestimento resistente e lucido. La lucentezza nelle applicazioni in acciaio inossidabile ad alto contenuto di cromo è meno simile a uno specchio a causa dell'aggiunta di altri elementi.
Le applicazioni in cucina, mediche e automobilistiche sono comuni, ma l'acciaio inossidabile è molto apprezzato anche per altri usi. Le varianti in acciaio inossidabile, se utilizzate nel settore delle costruzioni, sono apprezzate per la loro resistenza alla corrosione e robustezza. Sono adatti per una varietà di applicazioni edili, nonché per funzioni di stoccaggio di materiali da costruzione pericolosi. Questa classe di acciaio è raggruppata in quattro sottocategorie, ciascuna con un proprio scopo.
La tenacità è un segno distintivo delle leghe martensitiche, ma sono soggette a corrosione. Sono formati da un processo di raffreddamento rapido che li rende ideali per il trattamento termico e si trovano in strumenti medici, posate e pinze.
Sono acciai meno costosi con basse quantità di carbonio e nichel. Le applicazioni automobilistiche sono destinazioni finali comuni per le leghe ferritiche a causa della loro resistenza e lucentezza indotte dal cromo.
Le leghe austenitiche hanno contenuti più elevati di cromo e nichel, migliorando la loro resistenza alla corrosione e facendole diventare non magnetiche. Sono presenti negli elettrodomestici da cucina commerciali e sono popolari perché sono durevoli e facili da pulire.
Una combinazione di leghe austenitiche e ferritiche si traduce in una lega duplex che eredita le proprietà di entrambe raddoppiando la resistenza. Sono anche duttili e resistenti alla corrosione grazie al loro contenuto di cromo piuttosto elevato.
Il tipo di lega è il ferro fuso con uno dei numerosi altri elementi, ognuno dei quali contribuisce con le proprie caratteristiche uniche al prodotto finale. È vero che tutti gli acciai sono leghe, ma carbonio e cromo sono leghe specifiche con nomi attribuiti al tipo di metallo che formano. L'acciaio legato come raggruppamento comprende una vasta gamma di leghe con una gamma altrettanto diversificata di proprietà. Il silicio non è spesso considerato un componente dell'acciaio, ma le sue proprietà magnetiche lo rendono un componente perfetto dei macchinari più grandi. L'alluminio è versatile e utilizzato in materiali da costruzione rivoluzionari che sono sia leggeri che estremamente durevoli.
Il variegato potenziale dell'acciaio legato consente un'intensa personalizzazione per applicazioni specifiche. La loro assoluta versatilità rende le leghe protagoniste in molti progetti di costruzione. Le varietà di rame e leghe di alluminio sono particolarmente apprezzate per il loro peso ridotto e le proprietà di lavorazione a caldo. Tuttavia, poiché gli elementi secondari coinvolti non sono sempre facili da trovare come il carbonio o il cromo, alcune leghe richiedono un prezzo elevato. Alcune delle leghe di acciaio più comuni includono:
Acciaio leggero e resistente al calore, duttile e facile da lavorare, spesso utilizzato nei sistemi di scarico caldi e nei generatori di corrente.
Acciaio resistente alla corrosione che conduce il calore in modo molto efficiente, rendendolo un'ottima scelta per i cablaggi elettrici e gli scambiatori di calore industriali.
Acciaio resistente agli urti estremamente tenace. Si trova in armadi antiproiettile, piastre antitrapano e casseforti ad alta resistenza.
Acciaio saldabile e resistente alla corrosione che funziona ad alta pressione, rendendolo adatto per costruzioni sottomarine o oleodotti e gasdotti.
Acciaio morbido, malleabile e altamente magnetico, che crea potenti magneti permanenti utilizzati nei trasformatori elettrici.
Acciaio ad alto impatto che assorbe gli urti e le vibrazioni e si trova spesso nelle parti automobilistiche come molle e ammortizzatori.
Diversi tipi di utensili richiedono diversi tipi di acciaio nella produzione. La tempra, il processo di aggiunta di calore elevato, il raffreddamento rapido e riscaldamento successivo creano un acciaio per utensili estremamente duro e resistente al calore. Di solito vengono utilizzati in ambienti ad alto impatto e sono molto abrasivi.
L'acciaio per utensili viene utilizzato in vari modi per soddisfare al meglio i particolari requisiti di produzione dello strumento in questione. Gli elementi aggiunti determinano per quali particolari applicazioni è adatto.
L'alto contenuto di cromo in questo acciaio permette di essere esposto ad alte temperature senza distorsioni.
Questo acciaio viene temprato in acqua durante l'uso; è il tipo di utensili più economico e viene utilizzato per realizzare utensili comuni.
Questo acciaio temprato in olio è eccezionalmente resistente all'usura dovuto allo scivolamento e viene utilizzato per produrre coltelli e cesoie.
L'acciaio ad alta velocità è altamente abrasivo e resistente agli urti. Si trova nelle punte da trapano e nelle seghe elettriche.
Il nome lo rivela, ma questo acciaio può resistere a temperature estreme e viene utilizzato nella forgiatura e nella fusione.
Piccole quantità di carbonio, silicio e molibdeno induriscono questo acciaio e lo rendono adatto per punzoni e rivettatrici.
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