Il profilo metallico dell'acciaio

L'acciaio, il materiale da costruzione più importante al mondo, è un ferro lega che contiene tra lo 0,2% e il 2% di carbonio in peso e talvolta piccole quantità di altri elementi, incluso il manganese. Oltre agli edifici, viene utilizzato nella produzione di elettrodomestici, automobili e aerei.

Il avvento dell'acciaio commerciale la produzione arrivò alla fine del XIX secolo e fu il risultato della creazione di Sir Henry Bessemer di un modo efficiente per ridurre il contenuto di carbonio nella ghisa. Riducendo la quantità di carbonio, molto più difficile e altro malleabile viene prodotto un prodotto metallico di acciaio.

L'acciaio è in circolazione dal Età del ferro, che è durato dal 1200 a.C. al 550 a.C., sebbene le date di inizio e fine possano variare in base all'area geografica. Gli Ittiti - che vivevano nella Turchia moderna - potrebbero essere stati i primi a creare acciaio riscaldando ferro con carbone.

Oggi, la maggior parte viene prodotto l'acciaio mediante metodi base di ossigeno (noto anche come produzione di ossigeno di base o BOS). BOS prende il nome dal processo che richiede l'ossigeno da soffiare in grandi recipienti contenenti ferro fuso e acciaio di scarto.

Sebbene BOS rappresenti la quota maggiore della produzione mondiale di acciaio, l'uso di forni ad arco elettrico (EAF) è in crescita dall'inizio del XX secolo e ora rappresenta circa i due terzi della produzione di acciaio degli Stati Uniti. La produzione EAF prevede la fusione di rottami di acciaio con una corrente elettrica.

Secondo la World Steel Association, ci sono oltre 3.500 diversi gradi di acciaio, che comprende proprietà fisiche, chimiche e ambientali uniche. Queste proprietà includono densità, elasticità, punto di fusione, conducibilità termica, resistenza e durezza. Per produrre diversi gradi di acciaio, i produttori variano i tipi e le quantità di metalli in lega, i quantità di carbonio e impurità, il processo di produzione e il modo in cui gli acciai risultanti sono lavorato.

Gli acciai commerciali sono generalmente classificati in quattro gruppi che differiscono in base al loro Lega metallica contenuto e applicazioni finali:

1. Acciai al carbonio includono carbonio basso (meno dello 0,3% di carbonio), carbonio medio (fino allo 0,6% di carbonio), carbonio elevato (fino all'1% di carbonio) e ultra-alto tenore di carbonio (fino al 2% di carbonio) acciai. L'acciaio a basso tenore di carbonio è il più comune e il più debole dei tre tipi. È disponibile in una vasta gamma di forme, tra cui fogli e travi. Maggiore è il contenuto di carbonio, più difficile sarà lavorare l'acciaio. Gli acciai ad alto tenore di carbonio e ad altissimo tenore di carbonio sono utilizzati in utensili da taglio, radiatori, punzoni e fili.
2. Gli acciai legati contengono altri metalli come alluminio, rame o nichel. Possono essere utilizzati in ricambi auto, tubazioni e motori.
3. Gli acciai inossidabili contengono sempre cromo e forse anche nichel o molibdeno. Sono lucenti e generalmente resistenti alla corrosione. Il quattro principali tipi di acciaio inossidabile siamo ferritico, che è simile all'acciaio al carbonio e fortemente resistente alle rotture da corrosione sotto sforzo ma non è buono per la saldatura; austenitico, che è il più comune e buono per la saldatura; martensitico, che è moderatamente resistente alla corrosione ma ad alta resistenza; e doppio, che consiste di acciai metà ferritici e metà austenitici ed è più forte di uno di questi due tipi. Perché gli acciai inossidabili lo sono facilmente sterilizzato, sono spesso utilizzati in apparecchiature e strumenti medici e apparecchiature di produzione alimentare.
4. Gli acciai per utensili sono legati con metalli duri come vanadio, cobalto, molibdeno e tungsteno. Come suggerisce il nome, vengono spesso utilizzati per creare strumenti, compresi i martelli.

La versatilità dell'acciaio lo ha reso il materiale metallico più utilizzato e riciclato sulla Terra. Inoltre, la sua elevata resistenza e i costi di produzione relativamente bassi lo rendono adatto all'uso in innumerevoli applicazioni, incluso ferrovie, barche, ponti, utensili da cucina, imballaggi ed elettrici trasformatori.