Acciaio

L’acciaio è una lega composta principalmente da ferro e carbonio, quest’ultimo in percentuale non superiore al 2,11%: oltre tale limite, le proprietà del materiale cambiano e la lega assume la denominazione di ghisa. Con il termine acciaio si intende una famiglia di leghe ferrose, distinte in base al contenuto di carbonio (detto anche tenore di carbonio), che possono avere caratteristiche e proprietà anche molto diverse. 

Gli acciai sono leghe sempre plastiche a caldo, cioè fucinabili, a differenza delle ghise. In base al tasso di carbonio gli acciai si dividono in:

  • extra dolci: carbonio compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%;
  • dolci: carbonio compreso tra lo 0,15% e lo 0,25%
  • semidolci: carbonio compreso tra lo 0,25% e lo 0,40%;
  • semiduri: carbonio tra lo 0,40% e lo 0,60%;
  • duri: carbonio tra lo 0,60% e lo 0,70%;
  • durissimi: carbonio tra lo 0,70% e lo 0,80%;
  • extraduri: carbonio tra lo 0,80% e lo 0,85%.

Oltre al carbonio possono essere presenti degli ulteriori elementi alliganti aggiunti per lo più sotto forma di ferroleghe. In base alla composizione chimica gli acciai si possono distinguere in quattro gruppi:

  • acciai non legati sono acciai nel quale i tenori degli elementi di lega rientrano nei limiti indicati dal prospetto I della UNI EN 10020;
  • acciai legati sono acciai per i quali almeno un limite indicato del suddetto prospetto I viene superato. Per convenzione gli acciai legati si suddividono in:
    • bassolegati: nessun elemento al di sopra del 5%,
    • altolegati: almeno un elemento di lega al di sopra del 5%.

Trattamenti termici

L’acciaio può essere sottoposto a diversi tipi di trattamenti termici che hanno influenza sul loro comportamento meccanico. I più importanti fra questi trattamenti sono:

  • Tempra: consiste nel riscaldare l’acciaio fino a temperature superiori a quelle in cui si ha la trasformazione in austenite (soluzione solida di carbonio nel ferro ottenibile con temperature superiori a 768°C) e nel raffreddarlo poi rapidamente con un mezzo opportuno (olio, acqua, aria); alle basse temperature la velocità di trasformazione di fase cade a valori trascurabili e si ottengono in questo modo, negli acciai a temperatura ambiente, microstrutture metastabili che impartiscono alla lega qualità pregiate come la durezza superficiale e la resistenza meccanica.
  • Ricottura: consiste nel riscaldare l’acciaio sopra la temperatura di trasformazione di fase e nel mantenerlo a tale temperatura in modo di favorirne la trasformazione raffreddandolo poi a velocità controllata.
  • Bonifica: consiste in un ciclo termico comprendente tempra e rinvenimento ed ha lo scopo di ottenere un compromesso fra le diverse caratteristiche degli acciai.
  • Normalizzazione: consiste in un riscaldamento di austenitizzazione seguito da un raffreddamento in aria calma. Il suo scopo è quello di regolarizzare e ridurre i cristalli presenti negli acciai (la cosiddetta grana).
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