Tipi e proprietà dell'acciaio

Diversi tipi di acciaio sono prodotti in base alle proprietà meccaniche e fisiche richieste per la loro applicazione. Vari sistemi di classificazione vengono utilizzati per distinguere gli acciai in base a queste proprietà, tra cui densità, elasticità, punto di fusione, conducibilità termica, resistenza e durezza (tra gli altri). Per produrre acciai diversi, i produttori variano il tipo e la quantità di metalli in lega, il processo di produzione e il modo in cui gli acciai vengono lavorati per produrre prodotti particolari.

Secondo l'American Iron and Steel Institute (AISI), gli acciai possono essere ampiamente classificati in quattro gruppi in base alle loro composizioni chimiche:

1. Acciai al carbonio
2. Acciai legati
3. Acciai Inossidabili
4. Acciai per utensili

Gli acciai al carbonio sono leghe costituite da una combinazione di ferro e carbonio. Variando la percentuale di carbonio, è possibile produrre acciaio con una varietà di qualità diverse. In generale, maggiore è il livello di carbonio, più forte e fragile è l'acciaio.

L'acciaio a basso tenore di carbonio è talvolta chiamato "ferro battuto". È facile da lavorare e può essere utilizzato per prodotti decorativi come recinzioni o lampioni. L'acciaio al carbonio medio è molto resistente ed è spesso usato per grandi strutture come i ponti. L'acciaio ad alto tenore di carbonio viene utilizzato principalmente per i fili. L'altissimo acciaio al carbonio chiamato anche "ghisa" viene utilizzato per pentole e altri oggetti. La ghisa è un acciaio molto duro, ma è anche piuttosto fragile.

Gli acciai legati sono così chiamati perché realizzati con una piccola percentuale di uno o più metalli oltre al ferro. L'aggiunta di leghe modifica le proprietà degli acciai. Ad esempio, l'acciaio di ferro, cromo e nichel produce acciaio inossidabile. L'aggiunta di alluminio può rendere l'acciaio più uniforme nell'aspetto. L'acciaio con aggiunta di manganese diventa eccezionalmente duro e resistente.

Gli acciai inossidabili contengono tra il 10 e il 20% di cromo, rendendo l'acciaio estremamente resistente alla corrosione (ruggine). Quando l'acciaio contiene oltre l'11% di cromo, è circa 200 volte più resistente alla corrosione degli acciai che non contengono cromo. Esistono tre gruppi di acciai inossidabili:

• Gli acciai austenitici, che sono molto ricchi di cromo, contengono anche piccole quantità di nichel e carbonio. Questi sono molto comunemente usati per la lavorazione degli alimenti e le tubazioni. Sono valutati, in parte, perché non sono magnetici.
• Gli acciai ferritici contengono circa il 15% di cromo ma tracciano solo quantità di carbonio e leghe metalliche come molibdeno, alluminio o titanio. Questi acciai lo sono magnetico, molto duro e fortee può essere ulteriormente rafforzato dalla lavorazione a freddo.
• Gli acciai martensitici contengono moderate quantità di cromo, nichel e carbonio, sono magnetici e trattabili al calore. Gli acciai martensitici sono spesso utilizzati per utensili da taglio come coltelli e attrezzature chirurgiche.

Gli acciai per utensili sono metalli durevoli e resistenti al calore contenenti tungsteno, molibdeno, cobalto e vanadio. Vengono utilizzati, non a caso, per realizzare strumenti come i trapani. Esistono diversi tipi di acciai per utensili, contenenti quantità variabili di diversi metalli legati.