La composizione chimica dell’acciaio: l’influenza del carbonio

La composizione chimica dell’acciaio è ciò che definisce le proprietà dell’acciaio. In base a questa caratteristica si differenziano le diverse qualità dell’acciaio.

L’acciaio in generale è una lega di carbonio e ferro, ma contiene molti altri elementi. Alcuni di questi vengono trattenuti dal processo di produzione dell’acciaio, altri elementi vengono aggiunti per produrre proprietà specifiche.

Gli elementi chimici più comuni nella composizione chimica dell’acciaio, insieme al ferro, sono: carbonio, manganese, silicio, fosforo, zolfo, cromo, molibdeno, nichel, alluminio e vanadio.

Ogni elemento aggiunto alla composizione base dell’acciaio ha alcuni effetti sulle proprietà dell’acciaio e sul modo in cui reagisce ai processi produttivi.

Contenuto di carbonio compreso tra 0,02% e 2,11%.

COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’ACCIAIO – INFLUENZA DEL CARBONIO

Il carbonio è l’elemento più importante nell’acciaio. È essenziale negli acciai che necessitano di essere rinforzati mediante la tempra dell’acciaio, e il grado di carbonio controlla la durezza e la resistenza del materiale, nonché la risposta al trattamento termico (qualificabilità).

Contenuto di carbonio compreso tra 0,02% e 2,11%

Duttilità, forgiabilità e lavorabilità diminuiranno se la quantità di carbonio aumenta, così come le proprietà di saldatura dell’acciaio.

Maggiore è il contenuto di carbonio dell’acciaio, maggiore sarà la durezza, la robustezza e la resistenza all’usura dopo il trattamento termico. La durezza e la resistenza aumentano proporzionalmente all’aumento del contenuto di carbonio fino a circa lo 0,85%.

All’aumentare del contenuto di carbonio dell’acciaio, aumentano il carico di snervamento e la resistenza alla trazione, ma diminuiscono la plasticità e le proprietà di impatto.

Inoltre, il carbonio può aumentare la sensibilità al calore e l’invecchiamento dell’acciaio.

Inoltre, quando il contenuto di carbonio supera lo 0,23%, le prestazioni di saldatura dell’acciaio si deteriorano.

A seconda del contenuto di carbonio possiamo effettuare la seguente classificazione:

• acciaio a basso contenuto di carbonio, fino allo 0,3% di carbonio;
• acciaio a medio contenuto di carbonio, compreso tra 0,3 e 0,6% di carbonio;
• acciaio ad alto contenuto di carbonio, compreso tra 0,6 e 1% di carbonio;
• acciaio con un contenuto di carbonio molto elevato, 1-2%.

Rispetto agli altri elementi presenti nell’acciaio (ad eccezione del boro), piccole variazioni nel contenuto di carbonio possono modificarne radicalmente le proprietà e gli utilizzi.

Pertanto, se l’acciaio con un contenuto di carbonio inferiore allo 0,7% C, può essere utilizzato come acciaio da costruzione.

In Schumb, se il contenuto di carbonio supera questo valore, possono essere utilizzati come acciaio per utensili.