4 tipi di acciaio: Quali sono le differenze?

Diversi tipi di acciaio

La possibilità di modellare l'acciaio in diversi tipi, variandone la composizione, ne migliora ulteriormente la versatilità. La presenza di diversi tipi di acciaio conferisce proprietà specifiche adatte a una particolare applicazione.

Ecco i quattro principali tipi di acciaio:

1. Acciaio al carbonio

L'acciaio al carbonio è chiamato così per la sua maggiore concentrazione di carbonio. Contiene una maggiore quantità di C e tracce minime di altri elementi, il che rende l'acciaio al carbonio semplice ma molto resistente.

In generale, molti considerano l'acciaio al carbonio il tipo di acciaio più resistente. Per questo motivo, i componenti che devono essere resistenti utilizzano questo tipo di acciaio. Alcune applicazioni dell'acciaio al carbonio includono utensili da taglio, pentole, fusioni e macchinari pesanti. Oggi, l'acciaio al carbonio occupa 90% del totale dell'acciaio prodotto nel mondo. Negli Stati Uniti, circa 85% dell'intero acciaio prodotto è acciaio al carbonio.

Tuttavia, anche se l'acciaio al carbonio viene spesso confuso con la ghisa, le differenze rimangono. L'acciaio al carbonio ha più o meno 1% di carbonio, ma non supera mai la soglia delle 2%. Al contrario, la ghisa contiene un contenuto di carbonio più elevato, da 2% a 3,5% in peso. Il maggior contenuto di carbonio nella ghisa produce grani più ruvidi e fragilità.

Tipi di acciaio al carbonio

L'acciaio al carbonio è classificato in tre sottotipi in base al suo contenuto totale di carbonio. Questi gradi servono a scopi diversi e hanno proprietà diverse.

• Basse emissioni di carbonio: Gli acciai a basso tenore di carbonio sono chiamati anche acciai dolci. Contengono fino a 0,30% di carbonio. Questo basso contenuto di carbonio rende l'acciaio dolce duttile e più malleabile. I tipi di acciaio a basso tenore di carbonio sono i più economici e i più comunemente utilizzati per tubi, scatole per alimenti e fili.
• Carbonio medio: Aggiungendo da 0,31% a 0,60% di carbonio, si ottiene un acciaio a medio tenore di carbonio. Questo sottotipo contiene talvolta manganese tra 0,6% e 1,65% in peso. Con una percentuale di carbonio più elevata, gli acciai a medio tenore di carbonio sono meno duttili e più resistenti di quelli a basso tenore di carbonio. Vengono utilizzati per la produzione di alberi a gomito, ingranaggi, fucinati e binari ferroviari.
• Alto tenore di carbonio: Con un elevato contenuto di carbonio, pari a 0,61% ma non superiore a 2,0%, l'alto tenore di carbonio è il tipo più duro. Tuttavia, rispetto agli acciai a basso tenore di carbonio, è più fragile e più difficile da saldare. Grazie alla sua durezza, viene spesso utilizzato per componenti resistenti all'abrasione.

2. Acciaio legato

Nella produzione di acciaio al carbonio, si combinano ferro e carbonio per produrre il materiale. Tuttavia, l'acciaio al carbonio viene combinato con un elemento di lega per creare l'acciaio legato. In sostanza, l'acciaio legato combina ferro, carbonio e uno o più elementi di lega.

Le proprietà specifiche di una lega dipendono dall'elemento che contiene e dalla sua quantità. A seconda delle esigenze, un acciaio legato può avere da 1% a 50% di un elemento di lega sul suo peso totale.

Tuttavia, poiché non tutti gli elementi di lega sono abbondanti come il ferro o il carbonio, gli acciai legati possono essere più costosi. Tuttavia, tali elementi producono proprietà molto specifiche per applicazioni speciali.

Ad esempio, una lega di titanio può essere molto costosa. Ma garantisce un'estrema resistenza alla trazione e durezza anche a temperature estremamente elevate. Per questo motivo, la lega di titanio è spesso limitata a scopi di alto livello come gioielli, dispositivi medici e veicoli spaziali.

Ecco altre leghe comuni e le loro proprietà.

• Rame: Un efficiente conduttore di calore resistente alla corrosione. Ideale per il cablaggio elettrico.
• Alluminio: Alta flessibilità, resistenza al calore e leggerezza.
• Silicio: Elasticità migliorata grazie alla natura morbida dell'elemento. È malleabile e magnetico, ideale per i trasformatori elettrici.
• Manganese: Robusto e resistente agli urti, è ideale per casseforti e armadietti antiproiettile.

3. Acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile è uno dei tipi di acciaio più resistenti e distinguibili sul mercato. Viene spesso modellato in componenti che devono essere privi di ruggine. Lo vediamo spesso nelle apparecchiature mediche, negli strumenti, nelle posate e negli utensili.

La finitura riflettente e lucente dell'acciaio inossidabile è dovuta al suo principale elemento di lega, il cromo. Il contenuto di cromo di questo tipo di acciaio varia solitamente da 10,5% a 30% del suo peso totale. Quando viene lucidato, più alto è il contenuto di cromo, più lucida è la superficie dell'acciaio.

Oltre all'estetica, l'acciaio inossidabile è anche resistente, saldabile e igienico grazie alla sua pulizia. Ecco i suoi sottotipi più comuni:

• Acciaio inossidabile martensitico: Possiede le qualità di elevata resistenza alla trazione, durezza e resistenza agli urti dell'acciaio inossidabile. Tuttavia, l'acciaio inossidabile martensitico presenta una minore resistenza alla corrosione rispetto alle altre varietà. È anche il tipo meno comune.
• Acciaio inossidabile ferritico: È considerato uno dei tipi di acciaio inossidabile più comuni. Rimane meno costoso grazie al minor contenuto di nichel. A differenza degli inossidabili austenitici, questo è magnetico.
• Acciaio inossidabile austenitico: È la categoria più comune e presenta concentrazioni più elevate di cromo e nichel. Per questo motivo, gli inossidabili austenitici presentano una maggiore resistenza alla corrosione e proprietà amagnetiche.
• Acciaio inox duplex: Le leghe duplex combinano acciai ferritici e austenitici. Questo metallo eredita il duplex, ovvero l'elevata resistenza alla corrosione, la duttilità e la forza delle due leghe. La lega duplex è spesso utilizzata nei gasdotti e nell'industria chimica.

4. Acciai per utensili

Questo acciaio è un metallo ad alto tenore di carbonio specifico per la produzione di utensili, da cui il nome. La presenza di metalli in lega come il tungsteno e il cobalto rende l'acciaio per utensili eccezionalmente resistente. Ciò aiuta l'acciaio a mantenere la sua forma anche dopo un lavoro pesante e prolungato.

Gli elementi e il processo di tempra rendono l'acciaio per utensili resistente al calore e all'abrasione, ideale per le applicazioni ad alto impatto.

Tipi comuni di acciai per utensili

• Tempra ad acqua: Temprato ad acqua, è il materiale più conveniente e standard per gli utensili di uso quotidiano.
• Tempra ad aria: Si indurisce attraverso la tempra naturale in aria. Solo i metalli che devono essere temprati all'aria devono essere sottoposti a questo processo.
• Lavorazione a caldo: Gli acciai per utensili più duri sono ideali per applicazioni ad alta temperatura come la fusione o la forgiatura. Gli utensili di grado H possiedono tracce di leghe più elevate e carbonio più basso.
• Resistenza agli urti: Utensili in acciaio ideali per applicazioni sotto sforzo e a bassa temperatura. Utensili in grado di resistere a forti impatti ma con una limitata resistenza all'abrasione.
• Alta velocità: sono utensili comuni per il taglio. Sono così chiamati perché possono tagliare più velocemente dell'acciaio al carbonio. Gli acciai per utensili ad alta velocità si dividono in tipo T (a base di tungsteno) e tipo M (a base di molibdeno).