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 varie 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, oltre al ferro, sono: carbonio, manganese, silicio, fosforo, zolfo, cromo, molibdeno, nichel, alluminio e vanadio.

Ogni elemento aggiunto alla composizione di base dell'acciaio ha alcuni effetti sulle proprietà dell'acciaio e sul modo in cui esso reagisce ai processi di produzione.

Il contenuto di carbonio è compreso tra 0,02% e 2,11%.

Composizione chimica dell'acciaio – l'influenza del carbonio

Il carbonio è l'elemento più importante dell'acciaio. È essenziale negli acciai che devono essere induriti mediante tempra, e il grado di carbonio controlla la durezza e la resistenza del materiale, oltre alla risposta al trattamento termico (temprabilità).

Il contenuto di carbonio è compreso tra 0,02% e 2,11%.

La duttilità, la forgiabilità e la lavorabilità diminuiscono se la quantità di carbonio aumenta, così come le proprietà di saldatura dell'acciaio.

Quanto più elevato è il contenuto di carbonio dell'acciaio, tanto maggiori sono la durezza, la resistenza e la resistenza all'usura dopo il trattamento termico. La durezza e la resistenza aumentano proporzionalmente man mano che il contenuto di carbonio cresce fino a circa 0,85%.

Man mano che il contenuto di carbonio nell'acciaio aumenta, il limite di snervamento e la resistenza a trazione aumentano, ma la plasticità e le proprietà di resilienza agli urti diminuiscono. 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 deterioreranno.

In base al contenuto di carbonio possiamo fare la seguente classificazione:

• acciaio a basso contenuto di carbonio, fino a 0,3 % carbonio;

• acciaio a medio contenuto di carbonio, tra 0,3 e 0,6 % carbonio;

• acciaio ad alto contenuto di carbonio, tra 0,6 – 1 % carbonio;

• acciaio con un contenuto molto elevato di carbonio, 1 – 2%.

Rispetto agli altri elementi presenti nell'acciaio (ad eccezione del boro), piccole variazioni del contenuto di carbonio possono modificare radicalmente le proprietà e gli usi dello stesso.

Pertanto, se l'acciaio ha un contenuto di carbonio inferiore allo 0,7% C, può essere utilizzato come acciaio da costruzione. Invece, se il contenuto di carbonio supera questo valore, può essere utilizzato come acciaio da utensili.