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Ci sono fondamentalmente 3 gradi di acciaio (tipi di acciaio) che vengono utilizzati quando si tratta di fabbricazione del prodotto:

1. Acciaio al carbonio
2. Acciaio legato
3. Acciaio inossidabile

Ognuno di questi tipi di acciaio è composto da diverse quantità di ferro e carbonio (gli elementi di base dell’acciaio), oltre a leghe aggiuntive in alcuni casi. Esploriamo questi tipi di acciaio in dettaglio…

Quali tipi di acciaio scegliere?

Quando si sceglie il metallo giusto per il proprio lavoro, ci sono diversi fattori da considerare:

• Durezza- capacità di resistere all’abrasione, ma anche difficoltà ad essere tagliato o forato
• Forza- la quantità di forza necessaria per deformare il metallo
• Durezza- capacità di resistere allo stress (e non rompersi)
• Malleabilità- la capacità del metallo di deformarsi
• Saldabilità- capacità di essere saldato (è una funzione del punto di fusione, conducibilità termica, ecc.)

Scaricate qui un foglio di calcolo completo che spiega in dettaglio i gradi di acciaio popolari.

Passiamo in rassegna i 3 tipi: carbonio, lega e carbonio:

Acciaio al carbonio (basso & gradi alti)

L’acciaio al carbonio (una lega di acciaio e carbonio) si corrode ma è duro – più contenuto di carbonio, più duro è l’acciaio. L’acciaio a basso contenuto di carbonio è forte e duro e può essere temprato se necessario. L’acciaio ad alto contenuto di carbonio può essere trattato termicamente per renderlo molto più duro, tuttavia, in questa condizione, tende ad essere più fragile e più difficile da lavorare.

Applicazioni comuni per l’acciaio al carbonio:

• Tubi, piastre, bulloni, insegne, mobili, recinzioni e molte altre parti metalliche comuni sono fatte in acciaio a basso contenuto di carbonio (noto anche come “acciaio dolce”).
  
• Coltelli da cucina professionali, utensili da taglio in macchine CNC, punte di trapano, seghe, chiodi da muratore sono tutti fatti con acciaio ad alto tenore di carbonio. L’alta durezza dà alle lame e agli utensili da taglio un bordo tagliente che dura, tuttavia, con questa durezza arriva la fragilità che significa che i prodotti tendono a rompersi più facilmente.
  

Lo svantaggio dell’acciaio ad alto carbonio è che è più costoso e più difficile da lavorare rispetto alle leghe con meno carbonio. È appropriato quando la ruggine non è una preoccupazione e quando il prodotto non ha bisogno di resistere alla trazione (non si piega veramente, e si rompe più facilmente).

2. Acciaio legato

Acciaio legato (che ha elementi chimici aggiuntivi aggiunti per migliorare alcune proprietà) – alcuni degli elementi di lega più comuni sono manganese, nichel, cromo, molibdeno, vanadio, silicio e boro.

Le proprietà migliorate che gli acciai legati hanno rispetto all’acciaio al carbonio sono:

• Resistenza,
• Durezza,
• Durezza,
• Resistenza all’usura,
• Resistenza alla corrosione,
• e temprabilità.

Applicazioni comuni per gli acciai legati:

• Costruzione e architettura dove forza, tenacità e resistenza alla corrosione sono un pre-requisito per il materiale.
• Gioielli, articoli per la casa, posate, abbigliamento da cucina sono tutti prodotti in acciaio legato.

Le leghe di acciaio possono essere divise in due categorie, acciai a bassa lega e acciai ad alta lega. Gli acciai a bassa lega hanno meno dell’8% di elementi di lega totali nella composizione, questi acciai hanno una migliore durezza e resistenza all’usura rispetto all’acciaio al carbonio ma tendono ad avere meno resistenza alla trazione.

Gli acciai ad alta lega hanno più dell’8% di elementi di lega e hanno proprietà migliori di quelle degli acciai a bassa lega.

Guarda questo video dal nostro sito gemello, Sofeast, per avere una spiegazione più approfondita sugli acciai al carbonio e legati:

Acciaio inossidabile

L’acciaio inossidabile (una lega di acciaio e cromo) non si corrode facilmente, ma non è così duro.

Qualunque prodotto che sarà in costante contatto con i liquidi è un buon candidato per una lega di acciaio con alto contenuto di cromo. L’acciaio inossidabile è una lega di acciaio con un minimo del 10,5% e fino al 30% di cromo che dà a questo acciaio le sue proprietà uniche.

L’acciaio inossidabile è suddiviso in cinque categorie:

a) Austenitico – Gli acciai inossidabili austenitici sono classificati come serie 200 e 300 e gli elementi di lega sono fondamentalmente acciaio con 18% di cromo e 8% di nichel e basso contenuto di carbonio. L’acciaio più comune prodotto è l’acciaio inossidabile 304, comunemente usato per tubature, attrezzature minerarie, cibo e bevande, utensili da cucina e architettura.

b) Ferritici – Gli acciai inossidabili ferritici sono acciai inossidabili al cromo semplice dove il contenuto di cromo può variare dal 12% al 18%, questi hanno anche un basso contenuto di carbonio, simile alla gamma austenitica. Sono classificati come serie 400. Questa gamma di acciai inossidabili sono magnetici e hanno una buona duttilità e resistenza alla corrosione. Le applicazioni tipiche sono scambiatori di calore, elementi di fissaggio automobilistici, parti di forni, parti di riscaldatori.

c) Duplex – Gli acciai inossidabili duplex contengono un alto livello di cromo tra il 18% e il 28% così come il nichel tra il 4% e l’8%. Questo livello di elementi due-alto dà un mix di struttura austenitica e ferritica, da cui il nome di acciaio inossidabile duplex.

L’acciaio inossidabile duplex è generalmente due volte più duro degli acciai inossidabili austenitici o ferritici semplici. Hanno proprietà di tenacità e duttilità leggermente migliori rispetto ai gradi ferritici, ma non valori altrettanto buoni rispetto ai gradi austenitici. I gradi duplex hanno una maggiore resistenza, una buona saldabilità, una buona tenacità e un’alta resistenza alla tensocorrosione. Le applicazioni tipiche sono serbatoi di acqua calda, serbatoi di birra, attrezzature per impianti di processo, strutture per piscine.

d) Martensitici – Gli acciai inossidabili martensitici sono acciai semplici al cromo che contengono tra il 12% e il 18%, oltre ad avere un contenuto relativamente alto di carbonio fino all’1,2%. I gradi martensitici hanno una migliore resistenza alla corrosione (non quanto i gradi austenitici) e all’usura rispetto agli altri gradi di acciaio inossidabile e possono essere trattati termicamente per raggiungere alti valori di durezza. Questi gradi sono magnetici allo stato ricotto e indurito. Le applicazioni tipiche includono posate, abbigliamento da cucina, strumenti chirurgici e dentali, molle, forbici, lame industriali, stampaggi per veicoli, cacciaviti, pinze e pistole per graffette.

e) Indurimento per precipitazione – Gli acciai inossidabili da indurimento per precipitazione (PHSS) sono composti da cromo e nichel con almeno un altro elemento di lega (rame, alluminio, titanio, niobio o molibdeno). I gradi PHSS forniscono una combinazione ottimale delle proprietà dei gradi martensitici e austenitici. Come i gradi martensitici, sono noti per la loro capacità di guadagnare alta resistenza attraverso il trattamento termico e hanno anche la resistenza alla corrosione dell’acciaio inossidabile austenitico.

L’acciaio inossidabile di indurimento per precipitazione più noto è il 17-4 PH. Il nome deriva dalle aggiunte del 17% di cromo e del 4% di nichel. Contiene anche il 4% di rame e lo 0,3% di niobio. Il 17-4 PH è anche conosciuto come acciai inossidabili di grado 630. Le applicazioni tipiche includono trapani e alesatori dentali, componenti per aerei, teste di rasoio, aghi chirurgici e applicazioni aerospaziali.

Ancora una volta, guarda questo video da Sofeast per fare un tuffo profondo negli acciai inossidabili e nelle loro varie proprietà:

Gradi comuni di acciaio inossidabile

Puoi ottenere una tabella su questi gradi, i loro attributi principali, ed esempi di applicazioni comuni, cliccando qui:

I tre tipi di acciaio più comuni che incontriamo in Cina sono:

• 201 – economico e molto comune
• 304 – il tipo più comune di acciaio inossidabile
• 316 – un tipo più costoso, con una migliore resistenza alla corrosione

Una parola sul ferro inossidabile

Anche il ferro inossidabile è talvolta usato. La differenza principale con questo materiale è che ha meno dello 0,6%Ni o nessun elemento Ni in esso, come il 403 (12Cr12). È ampiamente usato nell’industria chimica e nell’industria delle costruzioni. Qualsiasi lega di ferro magnetico contenente più del 12% di cromo con una struttura cubica a corpo centrato è anche conosciuta come ferro inossidabile.

Processi di trattamento termico più comuni

Il trattamento termico è il processo di riscaldamento e raffreddamento del metallo senza cambiare la sua forma fisica. Ci sono diversi processi di trattamento termico che, applicati a diversi acciai, possono cambiare le proprietà di quell’acciaio, come la durezza, la tenacità e anche l’ammorbidimento, che sono tutti determinati dal cambiamento della microstruttura dell’acciaio.

Indurimento – Un acciaio con una quantità sufficiente di carbonio può essere indurito riscaldandolo e poi temprandolo rapidamente. Questo processo crea una microstruttura di austenite che può essere ferrite, martensite o cementite.

Temperatura – Questo processo viene effettuato sugli acciai al carbonio che sono stati temprati per ridurre la fragilità dell’acciaio. La temperatura di rinvenimento dipende dal risultato desiderato per la funzione del prodotto in acciaio, più bassa è la temperatura di rinvenimento, migliore è la resistenza e la durezza.

Ricottura – La ricottura dell’acciaio consiste nel riscaldare l’acciaio oltre la sua temperatura critica e poi lasciarlo raffreddare molto lentamente. Questo fa sì che l’acciaio diventi più lavorabile e lavorabile dal punto di vista della formatura.

Normalizzazione – Questo è un processo simile alla ricottura in cui l’acciaio viene riscaldato e raffreddato lentamente, normalmente solo lasciato raffreddare in aria a temperatura ambiente. Questo dà all’acciaio una microstruttura di ferrite e cementite che ha una maggiore resistenza e durezza ma proprietà di duttilità inferiori.

Carburazione – La cementazione è anche conosciuta come cementazione che è un processo di infusione di carbonio aggiuntivo alla superficie dell’acciaio a basso tenore di carbonio e poi lo sottopone al processo di tempra. L’acciaio al carbonio esterno avrà una durezza maggiore, mentre il nucleo interno rimarrà duro.

Come testare un metallo per assicurarsi che sia del grado giusto?

La cosa migliore è condurre sia test fisici che analisi chimiche.

I test fisici più comuni sono:

• Tensile test (applicando la tensione fino alla rottura)
• Durezza (o durometria) test, che può essere fatto in diversi modi

L’analisi chimica è di solito fatto con un tester di fluorescenza a raggi X.

Tutto questo è stato spiegato in questo articolo che ho pubblicato di recente su ChinaImportal: Produzione di parti in acciaio in Cina: CNC, Die Casting & Gradi di acciaio.

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