Produzione e caratteristiche dell’acciaio
L’acciaio è una lega di ferro, carbonio e altri elementi, che vengono aggiunti per conferire specifiche proprietà e caratteristiche. Tra gli elementi comuni aggiunti all’acciaio troviamo il nichel, il cromo, il tungsteno, il molibdeno, il vanadio, il manganese, il cobalto, il rame, il niobio, lo zirconio, il selenio e il piombo. Alcuni elementi residuali possono essere presenti incidentalmente e non possono essere facilmente eliminati.
Ruolo degli elementi nell’acciaio
Il cromo aumenta la resistenza alla corrosione dell’acciaio, mentre il nichel conferisce tenacità e favorisce la passivazione. Ad esempio, l’acciaio inossidabile più comune, noto come 18:10, contiene il 18% di cromo e il 10% di nichel. Gli acciai contenenti molibdeno, vanadio, cromo e tungsteno producono acciai duri utilizzati in applicazioni come le punte da trapano. Gli acciai al cobalto sono impiegati come magneti e quelli al nichel nella costruzione di reattori nucleari.
Materie prime per la produzione di acciaio
Le principali materie prime per la produzione di acciaio sono il ferro d’altoforno, i rottami di acciaio e il ferro per riduzione diretta. Il ferro d’altoforno liquido contiene tipicamente carbonio, silicio, manganese, fosforo e zolfo in varie quantità, che dipendono dalla materia prima utilizzata. Il fosforo non viene rimosso nel processo di altoforno, mentre lo zolfo è raccolto durante la produzione del ferro.
Processo di produzione dell’acciaio
La produzione dell’acciaio coinvolge la fusione, la purificazione e la formazione della lega a temperature intorno ai 1600 °C. Durante il processo, avvengono diverse reazioni chimiche, come l’ossidazione del carbonio in monossido di carbonio, del silicio in biossido di silicio, del manganese in monossido di manganese e del fosforo in anidride fosforica.
Conclusioni
In conclusione, l’acciaio è un materiale versatile e resistente, la cui composizione e processo di produzione influenzano le sue caratteristiche e utilizzi. Gli elementi aggiunti all’acciaio conferiscono proprietà specifiche, mentre le materie prime e le reazioni chimiche durante la produzione sono cruciali per ottenere un prodotto finale di alta qualità.Tipologie di acciaio e loro classificazione
Acciaio al carbonio
L’acciaio al carbonio è il tipo più comune utilizzato nelle industrie, rappresentando oltre il 90% della produzione totale. È suddiviso in tre categorie in base al tenore di carbonio:
– Acciaio a basso tenore di carbonio: con una percentuale di carbonio fino allo 0.25%
– Acciaio a medio tenore di carbonio: con una percentuale di carbonio dallo 0.25% allo 0.60%
– Acciaio ad alto tenore di carbonio: con una percentuale di carbonio tra lo 0.60% e l’1.5%
Acciaio inossidabile
L’acciaio inossidabile contiene cromo e presenta resistenza alla corrosione grazie alla formazione di uno strato sottile di Cr2O3 sulla superficie. Viene ulteriormente classificato in diverse categorie:
– Acciaio ferritico: leghe ferro-cromo con strutture cubiche a corpo centrato, generalmente magnetici
– Acciaio martensitico: estremamente resistenti e tenaci ma meno alla corrosione, trattabili termicamente
– Acciaio austenitico: molto resistenti alla corrosione, non magnetici, non trattabili termicamente
– Acciaio duplex: microstruttura a due fasi costituita da grani di acciaio inossidabile ferritico e austenitico
– Acciaio ad indurimento per precipitazione: alta resistenza grazie all’indurimento per precipitazione
Acciaio legato
L’acciaio legato prevede l’utilizzo di proporzioni variabili di elementi per ottenere diverse proprietà come saldabilità, duttilità, resistenza alla corrosione, tra gli altri. Alcuni degli elementi utilizzati includono manganese, silicio, fosforo, zolfo, rame, nichel e molibdeno.
Acciaio per utensili
Gli acciai per utensili hanno un alto contenuto di carbonio per conferire maggiore durezza e resistenza. Sono utilizzati principalmente per realizzare utensili che richiedono resistenza al calore e all’usura, e contengono varie quantità di tungsteno, cobalto, molibdeno e vanadio per migliorarne le prestazioni.
