Acciaio e sue leghe
Introduzione
L'acciaio è una lega di ferro e carbonio che rappresenta uno dei materiali più versatili e utilizzati nell'industria moderna. Grazie alle sue eccezionali proprietà
meccaniche, alla resistenza alla corrosione e alla capacità di essere lavorato in una vasta gamma di forme e dimensioni, l'acciaio è essenziale per numerose applicazioni industriali e quotidiane. Questo articolo
esplora i vari tipi di acciaio, le loro caratteristiche, le composizioni chimiche, le proprietà fisiche e le principali applicazioni, con riferimento alle specifiche AISI (American Iron and Steel Institute).
Tipi di Acciaio
Acciaio al Carbonio
Caratteristiche: L'acciaio al carbonio è il tipo di acciaio più comune, costituito principalmente da ferro e carbonio. Può essere suddiviso in tre categorie in base al contenuto di carbonio: basso, medio e alto tenore di carbonio. La quantità di carbonio presente influisce direttamente sulle proprietà meccaniche dell'acciaio.
Composizione:
- Acciaio a Basso Tenore di Carbonio: 0.05-0.25% C
- Acciaio a Medio Tenore di Carbonio: 0.25-0.6% C
- Acciaio ad Alto Tenore di Carbonio: 0.6-1.5% C
Specifiche AISI:
- Acciaio a Basso Tenore di Carbonio: AISI 1010, AISI 1020
- Acciaio a Medio Tenore di Carbonio: AISI 1040, AISI 1050
- Acciaio ad Alto Tenore di Carbonio: AISI 1095
Applicazioni: Gli acciai a basso tenore di carbonio sono utilizzati nella fabbricazione di tubi, fogli e strutture leggere grazie alla loro duttilità e facilità di lavorazione. Gli acciai a medio tenore di carbonio sono impiegati nella produzione di componenti meccanici come alberi e ingranaggi, dove è necessario un equilibrio tra durezza e duttilità. Gli acciai ad alto tenore di carbonio, grazie alla loro elevata durezza, sono utilizzati per strumenti da taglio, molle e fili ad alta resistenza.
Acciaio Inossidabile
Caratteristiche: L'acciaio inossidabile è una lega di ferro con almeno il 10.5% di cromo, che forma uno strato passivante di ossido di cromo sulla superficie, proteggendo il materiale dalla corrosione. Può contenere anche altri elementi come nichel e molibdeno per migliorare ulteriormente le proprietà.
Composizione:
- Cromo (Cr): >10.5%
- Nichel (Ni): 0-20%
- Molibdeno (Mo): 0-4%
- Manganese (Mn): 0-2%
Specifiche AISI:
- Serie 200: AISI 201, AISI 202 (contengono manganese)
- Serie 300: AISI 304, AISI 316 (contenenti nichel)
- Serie 400: AISI 410, AISI 430 (contenenti cromo)
Applicazioni: Viene utilizzato in ambienti corrosivi, come nelle industrie chimiche, alimentari e farmaceutiche. È impiegato nella produzione di utensili da cucina, strumenti chirurgici, attrezzature per il trattamento delle acque e componenti architettonici.
Acciaio Legato
Caratteristiche: L'acciaio legato contiene altri elementi leganti oltre al carbonio, come manganese, cromo, vanadio, tungsteno e molibdeno. Questi elementi migliorano specifiche proprietà meccaniche e fisiche dell'acciaio, rendendolo adatto per applicazioni specializzate.
Composizione:
- Manganese (Mn): 0.5-2%
- Cromo (Cr): 0.5-18%
- Vanadio (V): 0.1-2%
- Tungsteno (W): 0.1-18%
- Molibdeno (Mo): 0.1-10%
Specifiche AISI:
- AISI 4130: Cr-Mo, acciaio legato basso
- AISI 4340: Ni-Cr-Mo, acciaio legato
- AISI 6150: Cr-V, acciaio legato
Applicazioni: Gli acciai legati sono utilizzati in applicazioni che richiedono elevate prestazioni meccaniche, come attrezzature da taglio, utensili, ingranaggi, alberi motore, cuscinetti e parti di macchinari pesanti. Grazie alle loro proprietà migliorate, sono ideali per ambienti estremi e condizioni operative severe.
Acciaio da Costruzione
Caratteristiche: L'acciaio da costruzione è progettato per essere utilizzato in strutture edilizie. È caratterizzato da un buon equilibrio tra resistenza, duttilità e lavorabilità, il che lo rende ideale per l'uso in strutture portanti.
Composizione:
- Carbonio (C): 0.2-0.25%
- Manganese (Mn): 0.5-1.6%
- Silicio (Si): 0.2-0.6%
- Piccole quantità di zolfo (S) e fosforo (P): <0.05%
Specifiche AISI:
- AISI 1018: acciaio da costruzione a basso tenore di carbonio
- AISI 1026: acciaio da costruzione a medio tenore di carbonio
Applicazioni: L'acciaio da costruzione è ampiamente utilizzato per realizzare telai di edifici, ponti, grattacieli e altre infrastrutture. La sua resistenza e duttilità garantiscono che le strutture possano sopportare carichi pesanti e condizioni ambientali avverse.
Acciaio per Utensili
Caratteristiche: L'acciaio per utensili è progettato per resistere a usura, deformazione e fratture durante l'uso. È caratterizzato da una elevata durezza, resistenza all'usura e capacità di mantenere un tagliente affilato.
Composizione:
- Carbonio (C): 0.5-1.5%
- Tungsteno (W): 0.5-18%
- Molibdeno (Mo): 0.5-10%
- Vanadio (V): 0.1-2%
- Cromo (Cr): 0.5-12%
Specifiche AISI:
- AISI O1: acciaio per utensili temprato ad olio
- AISI D2: acciaio per utensili ad alta resistenza all'usura
- AISI M2: acciaio rapido per utensili
Applicazioni: Vengono utilizzati nella produzione di strumenti da taglio, stampi, punzoni, lame e attrezzature per la lavorazione dei metalli. Le loro proprietà meccaniche li rendono ideali per applicazioni che richiedono precisione e resistenza all'usura.
Acciaio per molle
Caratteristiche: L'acciaio per molle (o primavera) è progettato per offrire un'elevata elasticità e resistenza alla fatica. È utilizzato per fabbricare molle che devono resistere a ripetute sollecitazioni senza deformarsi permanentemente.
Composizione:
- Carbonio (C): 0.6-1.0%
- Silicio (Si): 1.5-2.0%
- Manganese (Mn): 0.5-1.0%
Specifiche AISI:
- AISI 1074: acciaio al carbonio per molle
- AISI 1095: acciaio ad alto tenore di carbonio per molle
Applicazioni: Sono impiegati nella produzione di molle per automobili, treni, attrezzature industriali e dispositivi elettronici. La loro capacità di ritornare alla forma originale dopo essere stati compressi o estesi li rende ideali per queste applicazioni.