L'acciaio al carbonio è attualmente un materiale molto usato. Viene utilizzato sia in oggetti diffusi di uso quotidiano, sia in strutture monumentali o elementi complessi della meccanica di precisione. Daremo uno sguardo più da vicino ai vari tipi di acciaio al carbonio insieme a una panoramica delle loro applicazioni.
L’acciaio al carbonio è attualmente un materiale molto usato. Viene utilizzato sia in oggetti diffusi di uso quotidiano, sia in strutture monumentali o elementi complessi della meccanica di precisione. Daremo uno sguardo più da vicino ai vari tipi di acciaio al carbonio insieme a una panoramica delle loro applicazioni.
Cos’è l’acciaio al carbonio?
L’acciaio al carbonio (un cosiddetto acciaio non legato), contrassegnato anche dal simbolo CS (carbon steel), è un materiale composto da una combinazione di ferro e carbonio, come nel caso di altri tipi di acciaio. Il contenuto di altri elementi, tuttavia, non supera i valori limite specificati dalla norma BS-EN 10020. Questi additivi costituiscono di solito una frazione di percentuale, ad esempio per il boro sarà meno dello 0,0008% e per il rame lo 0,4%.
La popolarità dell’acciaio al carbonio è dovuta alle sue proprietà. È generalmente facile da lavorare e, inoltre, affidabile e conveniente nelle sue applicazioni tipiche.
Tipi di acciaio al carbonio
Gli acciai al carbonio sono classificati secondo diversi fattori. Questi includono la composizione, le proprietà e l’applicazione. Il criterio principale e basilare è la percentuale di carbonio. Gli acciai non legati si dividono in:
- Acciaio a basso contenuto di carbonio: fino allo 0,3%.
- Acciaio a medio carbonio: contenuto di carbonio nell’intervallo da 0,3 a 0,6%.
- Acciaio ad elevato tenore di carbonio: contenuto di carbonio superiore allo 0,6%
Il contenuto di additivi di fosforo e zolfo determina la qualità di un dato tipo di acciaio. L’acciaio di qualità più alta non può quindi superare lo 0,03% in totale, l’acciaio di qualità superiore lo 0,07% e l’acciaio di qualità ordinaria lo 0,1%.
Anche il livello di disossidazione è importante. Gli acciai calmati hanno il grado più alto, gli acciai semicalmati hanno un grado medio e gli acciai non turbati hanno il grado più basso di disossidazione. Gli acciai calmati sono di solito di una qualità molto alta. Uno di questi è l’acciaio calmato antinvecchiante.
A seconda della composizione chimica, si distinguono i cosiddetti acciai da lavorazione (ad alto o basso contenuto di fosforo), gli acciai da colata (ad es. Pig-P1, Pig-P3, Pig-P6) e altri acciai non legati.
L’uso dell’acciaio al carbonio
La divisione degli acciai al carbonio sarebbe incompleta senza distinguere i tipi secondo la loro applicazione. Li distinguiamo come segue:
- Acciaio strutturale: molto diffuso, utilizzato nella creazione di strutture in acciaio (ponti, telai portanti, travi), parti di dispositivi e macchine con tipiche applicazioni.
- Acciaio per utensili: utilizzato per la produzione di punte, lame e dischi. Un ulteriore requisito per questo acciaio è di solito la cosiddetta tempra superficiale. Rende la superficie dello strumento molto duratura, mentre l’interno è resistente agli urti e non si sgretola.
- Acciai con proprietà fisiche e chimiche speciali: utilizzati in dispositivi specializzati che operano in condizioni estremamente difficili. Dovrebbero avere proprietà adeguate al loro ambiente di lavoro.
Contenuto di carbonio nell’acciaio
Il contenuto di carbonio nell’acciaio influenza le sue proprietà: resistenza, duttilità e saldabilità. L’acciaio a basso contenuto di carbonio è solitamente caratterizzato dalla cosiddetta morbidezza e dalla buona saldabilità. Per questo motivo, è spesso utilizzato per la produzione di lamiere, pezzi stampati, fili, ecc.
L’acciaio a medio carbonio è più forte di quello a basso contenuto di carbonio, ma più difficile da formare, saldare e tagliare. Spesso, per l’indurimento si usa un’ulteriore tempra. Grazie alle sue proprietà, questo tipo di acciaio è utilizzato nella produzione, ad esempio, di parti per veicoli a motore, nonché di elementi forgiati.
L’acciaio ad elevato tenore di carbonio è il più difficile da tagliare, piegare e saldare. Inoltre, dopo la tempra, diventa duro e fragile. Viene utilizzato nella produzione di utensili, lame di spade o molle speciali.
Saldatura di acciai a bassa lega
Tutti i tipi di acciai a basso contenuto di carbonio presentano una buona saldabilità generale. Tuttavia, all’aumentare della percentuale di coke, aumenta anche il rischio delle cosiddette cricche fredde che si formano durante il raffreddamento della saldatura. Quando si dividono gli acciai a bassa lega in base alla loro saldabilità, si applica il criterio del carbonio equivalente (CE). Uno volta che questo viene determinato, la composizione di un dato acciaio dovrebbe essere nota e la formula CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15 deve essere usata. A seconda del risultato ottenuto:
- CE < 0,42% caratterizza l’acciaio facilmente saldabile
- CE = 0,42-0,60% si riferisce ad acciai con limitata saldabilità
- CE > 0,60% indica un acciaio difficile da saldare
È necessario usare metodi speciali per la saldatura di acciai difficili da saldare. I metodi tecnologici più usati includono:
- Riscaldamento preliminare
- Processi di saldatura a basso idrogeno e determinazione delle corrette soluzioni progettuali per i giunti
- Aumento dell’energia lineare dell’arco
Gli acciai a bassa lega saldabili non presentano requisiti speciali per quanto riguarda i dispositivi utilizzati per la loro unione. Le saldatrici utilizzate per gli acciai al carbonio possono essere di qualsiasi tipo, MIG/MAG, TIG o MMA. La scelta dell’attrezzatura corretta dipende principalmente dal tuo livello di abilità nella saldatura e dai tuoi requisiti di qualità per quanto riguarda la saldatura. Se deve essere alto o se hai bisogno di saldare piccoli elementi o riempire lacune (incompatibilità, crepe), la scelta migliore sono saldatrici TIG più precise.
Riassunto
L’acciaio al carbonio è un materiale ampiamente utilizzato in diverse industrie. Il numero dei vari tipi con diverse proprietà ti permette di scegliere quello giusto secondo le tue esigenze. Grazie al prezzo relativamente basso e alla facilità di lavorazione, l’acciaio a basso contenuto di carbonio è ideale per la maggior parte delle applicazioni strutturali più comuni. E la cosa più importante è che ti permette di ridurre significativamente i costi di investimento.
Le varietà con un contenuto di carbonio più elevato sono comunemente usate per applicazioni più professionali. Anche se relativamente economici da un lato, i loro parametri si rivelano spesso sufficienti per la produzione di utensili e prodotti più avanzati, come le parti di macchine.
Ci sono anche acciai al carbonio per scopi speciali. Questi sono prodotti per scopi commerciali strettamente definiti (ad es. parti di navi, elettrodi) e le loro proprietà sono regolate da requisiti dettagliati relativi a norme tecniche e condizioni di accettazione.
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