Gli acciai - Acciaio designati in base al carico minimo di snervamento

Gli acciai

Struttura dell'acciaio

Le proprietà fisiche dei vari tipi di acciaio o di una lega al variare della temperatura dipendono dalla quantità di carbonio presente e dalla sua distribuzione nel ferro. Prima del trattamento termico la maggior parte degli acciai è formato tre sostanze: ferrite, perlite e cementite. La ferrite è ferro contenente piccole quantità di carbonio e altri elementi in soluzione e si presenta molle e duttile; la cementite, un composto di ferro che contiene circa il 7% di carbonio, è estremamente dura; la perlite infine è una miscela di ferrite e cementite, le proprietà fisiche sono intermedie tra i due costituenti. La tenacità e la durezza di un acciaio non sottoposto a trattamento termico dipende dalle percentuali di questi tre ingredienti. Se in un acciaio aumenta il contenuto di carbonio, la quantità di ferrite presente diminuisce, mentre cresce il contenuto di perlite. L'aumento della temperatura dell'acciaio trasforma la ferrite e la cementite in una forma allotropica di lega ferro-carbonio conosciuta come austenite, in cui tutto il carbonio presente nel metallo allo stato libero si solubilizza. Se il metallo viene raffreddato lentamente, l'austenite si trasforma nuovamente in ferrite e perlite.

Le caratteristiche degli acciai variano a seconda della percentuale di carbonio o di altri materiali presenti in esso.

Produzione dell'acciaio

L'acciaio si ricava dalla ghisa riducendo la percentualità di carbonio, di silicio, di fosforo, di manganese e di altri eventuali componenti. Altri elementi vengono aggiunti solo per migliorare le proprietà. Il processo siderurgico utilizzato per ottenere l'acciaio prende il nome di affinazione. Le principali fasi dell'affinazione sono:

1.Si mette una quantità di rottami di ferro(R) definita in un forno detto convertitore . Questi rottami abbassano la temperatura della ghisa e riducono, parzialmente, la concentrazione di carbonio..

2.Successivamente si mette nel forno anche la ghisa di prima fusione ancora allo stato liquido(G) definita

3.Una lancia viene immersa nella lega fusa e viene soffiato ossigeno(O). L'ossigeno combinandosi con il carboniogenera una combustione riducendo la percentuale di carbonio presente nella lega.

4.Desilicizzazione: è la fase che permette di eliminare il silicio. L'eliminazione del silicio consiste nell'introdurre nel bagno fluido elementi con funzione ossidante: l'ossido di ferro reagendo con il silicio forma l'ossido di silicio che è insolubile.

5.Decarburazione: l'ossido di ferro reagisce con il carbonio formando l'ossido di carbonio.

6.Defosforazione: il fosforo, sotto forma di fosfato di calcio, ottenuto per la reazione del pentossio di fosforo con la calcie viva, si raccoglie nelle scorie.

7.Desoloforazione: lo zolfo, sotto forma di solfuro di calcio, ottenuto dalla reazione tra il solfuro di ferro e l'ossido di calcio, si raccolglienelle scorie. Un'altro elemento che favorisce la desolforazione è il manganese.

Disossidazione: L'ossido di ferro, che danneggia le caratteristiche dell'acciaio, viene raccolto in parte nelle scorie; nel bagno vengono introdotti altri elementidisossidanti come ad esempio: Mn, Si, Al, Ti, che anno maggiori affinità contro l'ossigeno.

9.Degassificazione: i gas presenti nel bagno vengono eleminati attraverso una reazione chimicacon l'ossido di ferro e altri elementi deazoturanti come ad esempio il titanio. Queste reazioni formano nitruri insolubili.

Queste operazioni sono controllate da computer che permettono una giusta e corretta aggiunta di materiali.

Prodotti siderurgici

Si chiamano prodotti sideruegici tutti i prodotti che vengono realizzati secondo procedimenti di fusione, laminazione a caldo o a freddo. Una serie di lavorazioni nelle quali l'acciaio viene solidificato nelle forme appropriate che mediante un colaggio viene deformato plastificamente fino ad assumere la forma desiderta.

Classificazione degli acciai 

Acciai del primo gruppo

Accaio designati in base al carico minimo di rottura

FE 430 UNI 6683-84

FE : acciaio del primo gruppo

: designato in base al carico minimo di rottura 430 N/mm^2

UNI 6683-84 : riferimento alla specifica norma UNI. Gli ultimi due numeri indicano l'anno di  pubblicazione della norma

Acciaio designati in base al carico minimo di snervamento

FE E 430 UNI 6683-84

FE : acciaio del primo gruppo

E: identifical'acciaio designato in base al carico minimo di snervamento

carico minimo di snervamento 430 N/mm^2

UNI 6683-84 : riferimento alla specifica norma UNI.

Acciai designati in base a impieghi particolari

FE D 02

FE: acciaio del primo gruppo

D : identifica un acciaio particolarmente adatto alla deformazione a freddo

grado di attitudine alla deformazione a freddo

Acciai del secondo gruppo

Acciaio non legati

C 18 UNI 7846-78

C : identifica un acciaio del secondo gruppo non legato

18 : definisce il tenore di carbonio presente in lega: 18/100 = 0.18 %

UNI 7846-78 : riferimenti alla specifica norma UNI

Acciai debolmente legati: altri elementi con percentuali minori del 5%

30 Cr AI Mo 6 12 10

definisce il tenore di carbonio presente in lega: 30/100 = 0.3%

Cr 6 : presenza in lega di Cromo; la percentuale si definisce dividendo 6 per 4, che è il fattore del  Cromo: 6/4 = 1.5%

AL 12 presenza in lega di Alluminio; la percentuale si definisce dividendo 12 per 10, che è il fattore dell'alluminio: 12/10 = 1.2%

Mo 10 : presenza in lega Molibdeno; la percentuale si definisce dividendo 10 per10, che è il fattore del Molibdeno: 10/10 = 1%

Acciai legati: contengono altri elementi in lega dei quali almeno uno è uguale o superiore al 5%

X 15 Cr Ni Mo 12 08 05 UNI 6920-71

X : identifica un acciao del secondo gruppo legato

definisce il tenore di carbonio presente in lega: 15/100 = 0.15%

Cr 12 : presenza in lega di Cromo al 12%

Ni 08 : presenza in lega di Nikel al 8%

Mo 05 : presenza in lega di Molibdeno al 5%

UNI 6920-71 : riferimento alla specifica norma UNI

Produzione e impieghi degli acciai

I prodotti da acciaio si costruiscono mediante:

.lavorazione per asportazione truciolo

.stamgio

.piegatura

.saldatura

Gli impieghi degli acciai sono:

.lamiere: carrozzeria di automobili, pentolame da cucina, elettrodomestici

.profilati: cavi dell'alta tensione, strutture per la costruzione di torri e gru, intelaiature metalliche di grattacieli

.barre: componenti industriali