In sintesi, all’aumentare della quantità di carbonio: aumentano:

• resistenza meccanica,
• durezza,
• temprabilità,
• colabilità/fusibilità,
• resistenza all’usura

diminuiscono:

• allungamento A%
• resistenza meccanica
• lavorabilità e plasticità a freddo,
• saldabilità.

A seconda della quantità di carbonio, gli acciai si dividono nel seguente modo:

• acciai dolci                C < 0,2%
• acciai semiduri          C = 0,2 – 0,77%
• acciai duri                 C > 0,77%

Gli acciai dolci presentano resistenza a trazione molto più bassa di quella degli acciai duri però sono più malleabili, più duttili e più resistenti agli urti. Sono facilmente saldabili e lavorabili alle macchine utensili ma sono meno resistenti all’usura e alla corrosione degli acciai duri.

Durante la fusione del metallo per realizzare l’acciaio, si possono aggiungere elementi (metallici o non metallici) per migliorare la caratteristiche dell’acciaio. Gli acciai in cui sono aggiunti questi elementi in lega si chiamano acciai legati; gli acciai che non contengono elementi in lega sono chiamati acciai al carbonio o acciai non legati.
A seconda della quantità degli elementi in lega presenti nell’acciaio, si definiscono:

• acciai non legati:                 acciai che non contengono elementi in lega e sono anche chiamati

acciai al carbonio

• acciai debolmente legati:  ciascuno degli elementi in lega è presente in quantità minore del 5%
• acciai fortemente legati:     almeno uno degli elementi in lega è presente in quantità maggiore del

5%

INFLUENZA DEGLI ELEMENTI IN LEGA NEGLI ACCIAI

Cromo (Cr)
Si trova spesso negli acciai. Migliora la durezza, la resistenza meccanica e la resistenza all’usura. In quantità maggiori del 12% rende l’acciaio inossidabile.

Nichel (Ni)

Si trova spesso insieme al cromo. Migliora tutte le proprietà meccaniche dell’acciaio, la resistenza alla corrosione mentre diminuisce la dilatazione termica e la saldabilità.
Si trova anche negli acciai inox in quantità che dipende dal tenore di cromo.

Molibdeno (Mo)

Migliora la temprabilità e attenua il fenomeno della “fragilità di rinvenimento”.
Insieme al cromo e al nichel realizza gli acciai con le migliori proprietà meccaniche (Rm fino a 1200 N/mm2).

Silicio (Si)

E’ contenuto naturalmente nell’acciaio in piccole quantità (circa 0,3%).

Se invece è aggiunto intenzionalmente fino al 2% circa, aumenta la resistenza meccanica e all’ossidazione e soprattutto aumenta notevolmente l’elasticità, infatti gli acciai al silicio vengono usati per realizzare molle (acciai per molle).

Manganese (Mn)

Aumenta la durezza, la resistenza meccanica e la resistenza a usura. Migliora notevolmente la temprabilità ma causa il dì fenomeno della “fragilità di rinvenimento”.

Tungsteno (W) – Cobalto (Co) – Vanadio (V) – Titanio (Ti)

Sono tutti elementi molto duri che, aggiunti nell’acciaio, gli conferiscono elevatissima durezza che si mantiene anche alle alte temperature.
Si trovano negli acciai per utensili.

Piombo (Pb) – Zolfo (S)

Sono elementi nocivi per l’acciaio perché gli conferiscono elevata fragilità.
Si possono, però, trovare in piccole quantità perché la fragilità indotta dalla loro presenza facilita il distacco del truciolo e favorisce la lavorabilità alle macchine utensili. Tali acciai sono detti automatici.

Zolfo (S) – Fosforo (P) – Idrogeno (H) – Azoto (N) – Ossigeno (O)

Sono tutti elementi nocivi perché si legano chimicamente con il ferro o con il carbonio formando composti che rendono molto fragile l’acciaio. La loro presenza deve, quindi, essere ridotta al minimo.

DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI

Tutti gli acciai sono designati con una sigla (designazione) che è sufficiente per identificare il tipo di acciaio.
La normativa che stabilisce la definizione e la classificazione più recente degli acciai è la UNI EN 10027, che stabilisce le regole per la designazione degli acciai mediante lettere e numeri.
La norma suddivide gli acciai in due gruppi principali:

Gli acciai del primo gruppo sono destinati direttamente all’impiego, senza subire trattamenti termici. Per stabilire l’impiego più adatto al tipo di acciaio è importante conoscere le sue caratteristiche meccaniche, per questo motivo gli acciai del I gruppo sono designati in funzione delle loro caratteristiche meccaniche.
Gli acciai appartenenti al primo gruppo sono anche chiamati acciai da costruzione.

Gli acciai del secondo gruppo sono destinati a subire trattamenti termici. Per stabilire correttamente le modalità di esecuzione dei trattamenti termici è necessario conoscere la composizione chimica dell’acciaio (quantità di C e degli eventuali elementi in lega presenti); quindi la designazione degli acciai del II gruppo è fatta in base alle loro caratteristiche chimiche.

DESIGNAZIONE ACCIAI DEL I GRUPPO
La designazione è stata modificata rispetto alla precedente norma UNI EU 27. L’attuale norma prevede che la designazione sia formata da:

• una lettera indicante l’impiego dell’acciaio
• un numero indicante il carico di rottura o il carico di snervamento in N/mm2 come indicato nella tabella seguente.

Per gli acciai per getti la designazione è preceduta dalla lettera G.

La designazione può essere seguita da altre lettere o numeri che indicano ulteriori caratteristiche meccaniche, fisiche o chimiche.

Esempi:
·    E335
acciaio del I gruppo, per costruzioni meccaniche, con carico di snervamento Rs = 335 N/mm2
·    S185
acciaio del I gruppo, per impieghi strutturali, con carico di snervamento Rs = 185 N/mm2
·    P265
acciaio del I gruppo, per impieghi sotto pressione, con carico di snervamento Rs = 265 N/mm2

DESIGNAZIONE ACCIAI DEL II GRUPPO
La norma prevede che la designazione sia formata da vari elementi, come indicato nella seguente tabella:

La designazione può essere seguita da altre lettere o numeri che indicano ulteriori caratteristiche quali l’impiego.

Per evitare valori decimali nelle designazioni degli acciai debolmente legati, la percentuale degli elementi in lega in essi contenuti è moltiplicata per fattori moltiplicativi che variano a seconda dell’elemento.