Esistono diverse migliaia di tipi di acciaio pubblicati, registrati o standardizzati in tutto il mondo, ognuno dei quali ha diverse composizioni chimiche e sono stati sviluppati speciali sistemi di numerazione in diversi paesi per classificare l’enorme numero di leghe e differenziare i tipi di acciaio.
Inoltre, tutti i diversi trattamenti termici possibili, le microstrutture, le condizioni di formatura a freddo, le forme e le finiture superficiali stanno a significare che esiste un numero enorme di opzioni disponibili per chi con l’acciaio ci lavora o attraverso l’acciaio focalizza soluzioni costruttive.
Fortunatamente, gli acciai possono essere classificati ragionevolmente bene in alcuni gruppi principali in base alle loro composizioni chimiche, applicazioni, forme e condizioni superficiali.
Composizione chimica relativa ai tipi di acciaio
Sulla base della composizione chimica, esistono diversi tipi di acciaio che possono essere raggruppati in tre classi principali:
- acciai al carbonio
- acciai a bassa lega
- acciai ad alta lega
Tra i diversi tipi di acciaio, gli acciai al carbonio sono di gran lunga i più prodotti e utilizzati, rappresentando circa il 90% della produzione mondiale.
Di solito sono raggruppati in
- acciai ad alto tenore di carbonio, con carbonio superiore allo 0,5%;
- acciai a medio carbonio, con carbonio dallo 0,2 allo 0,49%;
- acciai a basso tenore di carbonio, con carbonio dallo 0,05 allo 0,19%;
- acciai a bassissimo contenuto di carbonio, con carbonio dallo 0,015 allo 0,05%;
- acciai ultralow-carbon, con meno dello 0,015% di carbonio.
- manganese,
- silicio,
- alluminio,
- nichel,
- cromo,
- cobalto,
- molibdeno,
- vanadio,
- tungsteno,
- titanio,
- niobio,
- zirconio,
- azoto,
- zolfo,
- rame,
- boro,
- piombo,
- tellurio,
- selenio
Molti di questi vengono spesso aggiunti contemporaneamente per ottenere proprietà specifiche.
Le numerose applicazioni dell’acciaio dimostrano al meglio la grande versatilità di questo materiale.
Molto spesso, gli acciai al carbonio soddisfano le diverse esigenze del mercato. L’aggiunta di costose leghe inizia quando sono richieste combinazioni di proprietà che non possono essere soddisfatte dagli acciai al carbonio.
Acciai a bassa lega ad alta resistenza
La richiesta di elevata resistenza, buona saldabilità e maggiore resistenza alla corrosione atmosferica è soddisfatta dagli acciai ad alta resistenza e bassa lega (HSLA).
In questo caso troviamo bassi livelli di carbonio (ad es. 0,05%) e l’aggiunta di piccole quantità di un elemento (o una combinazione di elementi) come cromo, nichel, molibdeno, vanadio, titanio e niobio.
Gli acciai HSLA sono utilizzati per oleodotti o gasdotti, navi, strutture offshore e serbatoi di stoccaggio.
Acciai a lavorazione libera
Questo gruppo è caratterizzato da una buona lavorabilità e generalmente è rivolto alla fabbricazione di bulloni, viti e dadi.
Contiene fino allo 0,355% di zolfo e 0,35% di piombo; inoltre, a volte ha piccole aggiunte di tellurio o selenio.
Questi elementi subiscono molte inclusioni, che sono normalmente evitate ma in alcuni processi sono desiderate perché spezzano le lunghe e pericolose stringhe di metallo che di solito si formano durante la lavorazione.
Ciò mantiene puliti utensili e pezzi, migliora la durata dell’utensile e consente la lavorazione a velocità più elevate.
Acciai resistenti all’usura
Tra i vari tipi di acciaio fondamentali sono gli acciai resistenti all’usura sovente utilizzati nella produzione di macchinari per la lavorazione della roccia, frantoi, pale elettriche, trasporti …e tanti altri settori.
Questi sono acciai austenitici che contengono circa l’1,2% di carbonio e il 12% di manganese. Gli acciai al manganese sono spesso chiamati acciai Hadfield, dal loro inventore, Robert Hadfield.
Questo aumento significativo della resistenza (creata mediante formatura a freddo) diventa fondamentale anche nella produzione di filo trafilato a freddo ad alta resistenza, come quello utilizzato per il cemento precompresso o per i pneumatici per automobili.
Un esempio particolare sono i fili utilizzati nei pianoforte, sono ricavati da un acciaio allo 0,8% e raggiungono una resistenza alla trazione di 275 chilogrammi di forza per millimetro quadrato.
Acciai per cuscinetti
Un gruppo importante che dimostra bene l’enorme impatto degli sviluppi dei materiali sulle possibilità ingegneristiche sono gli acciai utilizzati per cuscinetti a rulli e sfere, questi acciai contengono spesso: 1% di carbonio, 1,2% di cromo, 0,25% di nichel e 0,25% di molibdeno e sono acciai estremamente duri. Ulteriore caratteristics fondamentale di questi tipi di acciaio è che sono estremamente puliti, essendo state eliminate tutte le impurità .
Ogni impurità è potenzialmente dannosa nella produzione di cuscinetti perché genera zone di criticità relativamente alla resistenza a fatica.
