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Gli acciai al carbonio contengono tracce di elementi di lega, ferro e carbonio. Rappresentano il 90% della produzione totale di acciaio. Questi possono essere classificati, a loro volta, in base al contenuto di carbonio:
a) Acciai a basso contenuto di carbonio, fino a 0,3% carbonio. La categoria più grande di questa classe di acciaio è costituita da prodotti laminati piatti (lamiera o nastri) generalmente allo stato laminato a freddo. È la forma più comune di acciaio, poiché il suo prezzo è relativamente basso e ha proprietà accettabili per molteplici applicazioni.
b) Acciai a medio contenuto di carbonio, hanno tra 0,3 e 0,6% carbonio. L'aumento del contenuto di carbonio a circa 0,5%, accompagnato da un aumento del contenuto di manganese, permette a questo tipo di acciaio di essere utilizzato allo stato temprato e rinvenuto. Ha una buona resistenza all'usura ed è utilizzato per pezzi di grandi dimensioni, trivellazioni e componenti automobilistici.
c) Acciai ad alto contenuto di carbonio, tra 0,6 – 1% carbonio. Utilizzati in particolare per fili ad alta resistenza.
d) Acciai con un contenuto molto elevato di carbonio, 1 – 2%. Sono utilizzati per prodotti in acciaio duro, come strumenti per il taglio del metallo e molle per camion.
L'acciaio al carbonio – le sue proprietà
In generale, l'aumento della quantità di carbonio riduce la duttilità, ma aumenta la resistenza alla trazione e la capacità di indurirsi tramite tempra. Nel processo di laminazione si aggiunge carbonio al ferro per consolidarne le strutture e per rafforzare il metallo risultante. La quantità di carbonio aggiunta modifica le proprietà dell'acciaio.
L'acciaio a basso contenuto di carbonio è molto duttile. Utilizzato per produrre fogli laminati piatti e nastri di acciaio, impiegati per costruire navi, carrozzerie, prodotti in filo, elettrodomestici, lastre di lamiera. Grazie alla quantità ridotta di carbonio, questo acciaio è generalmente più malleabile di altri tipi di acciaio. Di conseguenza, può essere laminato sottile in prodotti, ottenendo ad esempio pannelli di carrozzeria. Il contenuto di carbonio utilizzato per questi pannelli è generalmente inferiore a 0,10%. Mentre per prodotti come le lastre strutturali laminate in acciaio, generalmente fino a 0,3%. I tubi realizzati con questo tipo di acciaio sono utilizzati per il trasporto di sostanze, come gas e petrolio.
L'aumento del contenuto di carbonio
Un contenuto più elevato di carbonio rende l'acciaio più duro, ma riduce la saldabilità, la duttilità e lo rende più fragile.
L'acciaio a medio contenuto di carbonio è più facile da lavorare, e alcuni produttori aggiungono un po' di silicio e manganese per migliorare la qualità dell'acciaio. È duttile e duro, con buone proprietà di resistenza all'usura. Questo tipo di acciaio è più duttile dell'acciaio ad alto contenuto di carbonio e meno malleabile dell'acciaio a basso contenuto di carbonio. Gli acciai a medio contenuto di carbonio hanno una buona resistenza all'usura, quindi sono spesso utilizzati per componenti automobilistici e applicazioni simili. Sono anche utilizzati nella forgiatura e per la produzione di pezzi di grandi dimensioni.
Un acciaio ad alto contenuto di carbonio ha una resistenza alla trazione maggiore, ma è meno duttile e malleabile dell'acciaio a basso e medio contenuto di carbonio. È molto duro e ha una buona memoria di forma, rendendolo ideale per molle e fili. È utilizzato anche per la produzione di fili ad alta resistenza.
Poiché è piuttosto fragile, l'acciaio ad alto contenuto di carbonio non è adatto alla lavorazione a freddo. Può essere riscaldato e trattato sotto pressione per diventare eccezionalmente duro. Questo tipo di acciaio è utilizzato per creare componenti che richiedono una durezza estrema, necessitando una manipolazione speciale.
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