paulhass
2005-03-27 17:17:47 UTC
PICCOLO CORSO SUI METALLI.
Lez. N° 2/A. - Leghe del ferro.
( Ovvero, di acciai ce ne sono tanti, ma anche uno solo può essere fatto
di molte cose).
L' acciaio (cioè una lega ferro-carbonio), si ottiene con varii sistemi
metallurgici allo stato fuso e, raffreddandosi lentamente, inizia
la trasformazione di stato (da liquido a solido) ad una temperatura
che varia da 1.535 °C per un tenore di carbonio dello 0% sino
ad un minimo corrispondente a 1.145 °C per un tenore di carbonio
del 4,2%. Questa ultima temperatura rappresenta perciò l' eutettico
della lega (cioè il punto di fusione più basso possibile), rientrando
nel campo delle ghise (cioè delle leghe ferro-carbonio ad alto tenore
di quest' ultimo componente).
Già che ci siamo con le percentuali, e facendo le dovute semplificazioni,
possiamo dire che se nella lega si hanno concentrazioni di carbonio
dallo 0,5% sino all' 1,8% siamo in presenza di acciaio, e con
concentrazioni superiori, di ghisa. (Controllate il tutto sul diagramma
ferro-carbonio, il link del quale avevo postato nella lezione introduttiva).
L' intima mescolanza del carbonio nel ferro si può avere però con differenti
strutture cristalline, e con varii gradi di solubilità. Si hanno così
strutture con differenti proprietà, chiamate con termini inusuali
come "perlite", "austenite", "ferrite", "cementite", ed altri nomi
ancora più fantasiosi.
Queste strutture, oltre che dalla percentuale di carbonio presente,
sono grandemente influenzate dalla temperatura ed anche dalla velocità
di variazione della stessa.
Sfruttando la qual cosa nei trattamenti termici si possono ottenere
le condizioni migliori per il passaggio da una all' altra.
Ad esempio, il trattamento di "tempra" di un acciaio non è null' altro
(semplificando al massimo), che la trasformazione di una struttura
cristallina di "austenite" in un' altra di "martensite".
Facile, vero ?
Il disegno delle strutture di cui sopra, volendo, è facilmente visibile
al microscopio a 400 ingrandimenti circa, su provino lucidato a specchio
ed attaccato con appositi reagenti.
Naturalmente oltre che il ferro ed il carbonio negli acciai ci possono
essere un bel po' di schifezze presenti. Alcune indesiderate, come
l' ossigeno e lo zolfo, altre volute ed aggiunte di proposito per migliorare
le caratteristiche meccaniche del prodotto.
Ne riparleremo in seguito.
Ma entriamo ora in aspetti più pratici, parlando della classificazione
degli acciai.
Cosa in verità piuttosto ardua, in quanto diversi possono essere i
criteri di ordinamento.
Si possono ad esempio classificare gli acciai in funzione del loro impiego,
della loro composizione chimica, delle caratteristiche meccaniche, dei
loro costituenti e così via.
Inoltre certe normative variano con il tempo trascorso, e comunque
non sono unificate a livello mondiale.
Proviamo quindi a classificarli con i criteri delle ultime normative UNI.
Secondo queste, gli acciai sono suddivisi in due gruppi, ciascuno dei
quali è ulteriormente diviso in sottogruppi.
I gruppi sono :
- Gruppo 1 : acciai designati partendo dalle caratteristiche meccaniche
o dall' impiego.
- Gruppo 2 : acciai designati partendo dalla loro composizione chimica.
ACCIAI DEL GRUPPO 1.
Sono acciai generalmente impiegati allo stato grezzo di laminazione
o di altre lavorazioni a caldo. Sono indicati con il simbolo iniziale "Fe".
Se il simbolo "Fe" è seguito da un numero di tre cifre, ciò indica che
la classificazione è basata sulle caratteristiche meccaniche, ed il
numero di tre cifre indica il valore del carico di rottura in newton/mmq.
Esempi :
- Fe 360, Fe 410, Fe 510, Fe 590.
A volte il numero di tre cifre è seguito da una lettera maiuscola (B,C,D)
che indica il grado di "calmatura" dell' acciaio, cioè il grado di
disossidazione effettuato, che è un indice di insensibilità alla rottura
fragile.
Se invece tra il simbolo "Fe" ed il numero a tre cifre è interposta una
lettera maiuscola, ciò vuol dire che l' acciaio è designato secondo
l' impiego.
Ad esempio, un acciaio indicato come "Fe B 215" è un acciaio per
cemento armato avente una resistenza di 215 newton/mmq (in questi casi,
tanto per complicare, il valore della resistenza indicata NON è a rottura
ma a snervamento).
ACCIAI DEL GRUPPO 2.
Sono acciai destinati al trattamento termico (con una parziale eccezione),
e sono divisi in 4 sottogruppi.
- acciai al carbonio (non legati), destinati al trattamento termico
- acciai al carbonio (non legati), destinati ad impieghi particolari
- acciai debolmente legati
- acciai legati
Nota : un acciaio si dice "legato" quando nella composizione chimica
dello stesso oltre il carbonio vi è presente almeno un altro
elemento con una percentuale superiore al 5% sul totale
della lega. Se invece ogni elemento diverso dal carbonio
è presente in quantità inferiore al 5%, l' acciaio si chiama
"debolmente legato".
Gli acciai del primio sottogruppo (acciai al carbonio), sono indicati
con la lettera iniziale maiuscola "C", seguita dal tenore di carbonio
moltiplicato per 100.
Esempio : l' acciao "C 40" è un acciaio da trattamento termico
al carbonio, con un tenore medio dello stesso dello 0,40% in lega.
Gli acciai del secondo sottogruppo (sempre acciai al carbonio),
sono indicati come quelli del primo, ma con l' avvertenza che tra
la lettera "C" ed il numero indicante la percentuale di carbonio
vi è un' altra lettera maiuscola che ne indica l' impiego particolare.
Esempio : l' acciaio "C D 15" è un acciaio con tenore di carbonio
dello 0,15% in lega, destinato alla fabbricazione
di vergella (lettera D).
Gli acciai del terzo sottogruppo (acciai debolmente legati), sono
indicati senza lettera iniziale "C", ma direttamente con il tenore
di carbonio moliplicato per 100, seguito dal simbolo chimico del
o degli elementi aggiunti
Esempio : l' acciaio " 39 NiCrMo 3" è un acciaio debolmente legato
con una percentuale di carbonio dello 0,39% in lega, e con
aggiunti nichel, cromo e molibdeno. Il numero 3 è un po' difficile
da spiegare, ma in ultima analisi specifica la percentuale del nichel,
che è dello 0,75%.
Gli acciai del quarto sottogruppo (acciai legati), sono indicati dalla
lettera maiuscola "X", seguita dalla percentuale di carbonio
moltiplicata per 100, e dal simbolo degli elementi aggiunti con la
relativa percentuale in lega.
Esempio : l' acciaio "X 10 Cr 13" è un acciaio al cromo,
con una percentuale di carbonio dello 0,10% ed una di cromo
del 13%. (In sostanza, un acciaio inossidabile).
Sebbene tutto ciò sembri complicato, ho semplificato al massimo,
tralasciando altre indicazioni complementari, che indurrebbero
più che altro in confusione. Ad esempio, se la designazione di cui
sopra è preceduta dalla lettera "G" (che sta per "getto"), l' acciaio
è particolarmente indicato per lavorazioni di fusione, e non per
lavorazioni tradizionali alle macchine utensili o per deformazione
plastica.
Le prossime lezioni saranno più divertenti, in quanto saranno classificati
gli acciai secono il loro impiego prevalente, e non secondo le norme.
Nota per quei pochi che hanno seguito sin qui.
Continuo nello stesso modo o è meglio scendere maggiormente nei
dettagli (o in alternativa essere più spedito ?).
Cordialità.
Paul
Lez. N° 2/A. - Leghe del ferro.
( Ovvero, di acciai ce ne sono tanti, ma anche uno solo può essere fatto
di molte cose).
L' acciaio (cioè una lega ferro-carbonio), si ottiene con varii sistemi
metallurgici allo stato fuso e, raffreddandosi lentamente, inizia
la trasformazione di stato (da liquido a solido) ad una temperatura
che varia da 1.535 °C per un tenore di carbonio dello 0% sino
ad un minimo corrispondente a 1.145 °C per un tenore di carbonio
del 4,2%. Questa ultima temperatura rappresenta perciò l' eutettico
della lega (cioè il punto di fusione più basso possibile), rientrando
nel campo delle ghise (cioè delle leghe ferro-carbonio ad alto tenore
di quest' ultimo componente).
Già che ci siamo con le percentuali, e facendo le dovute semplificazioni,
possiamo dire che se nella lega si hanno concentrazioni di carbonio
dallo 0,5% sino all' 1,8% siamo in presenza di acciaio, e con
concentrazioni superiori, di ghisa. (Controllate il tutto sul diagramma
ferro-carbonio, il link del quale avevo postato nella lezione introduttiva).
L' intima mescolanza del carbonio nel ferro si può avere però con differenti
strutture cristalline, e con varii gradi di solubilità. Si hanno così
strutture con differenti proprietà, chiamate con termini inusuali
come "perlite", "austenite", "ferrite", "cementite", ed altri nomi
ancora più fantasiosi.
Queste strutture, oltre che dalla percentuale di carbonio presente,
sono grandemente influenzate dalla temperatura ed anche dalla velocità
di variazione della stessa.
Sfruttando la qual cosa nei trattamenti termici si possono ottenere
le condizioni migliori per il passaggio da una all' altra.
Ad esempio, il trattamento di "tempra" di un acciaio non è null' altro
(semplificando al massimo), che la trasformazione di una struttura
cristallina di "austenite" in un' altra di "martensite".
Facile, vero ?
Il disegno delle strutture di cui sopra, volendo, è facilmente visibile
al microscopio a 400 ingrandimenti circa, su provino lucidato a specchio
ed attaccato con appositi reagenti.
Naturalmente oltre che il ferro ed il carbonio negli acciai ci possono
essere un bel po' di schifezze presenti. Alcune indesiderate, come
l' ossigeno e lo zolfo, altre volute ed aggiunte di proposito per migliorare
le caratteristiche meccaniche del prodotto.
Ne riparleremo in seguito.
Ma entriamo ora in aspetti più pratici, parlando della classificazione
degli acciai.
Cosa in verità piuttosto ardua, in quanto diversi possono essere i
criteri di ordinamento.
Si possono ad esempio classificare gli acciai in funzione del loro impiego,
della loro composizione chimica, delle caratteristiche meccaniche, dei
loro costituenti e così via.
Inoltre certe normative variano con il tempo trascorso, e comunque
non sono unificate a livello mondiale.
Proviamo quindi a classificarli con i criteri delle ultime normative UNI.
Secondo queste, gli acciai sono suddivisi in due gruppi, ciascuno dei
quali è ulteriormente diviso in sottogruppi.
I gruppi sono :
- Gruppo 1 : acciai designati partendo dalle caratteristiche meccaniche
o dall' impiego.
- Gruppo 2 : acciai designati partendo dalla loro composizione chimica.
ACCIAI DEL GRUPPO 1.
Sono acciai generalmente impiegati allo stato grezzo di laminazione
o di altre lavorazioni a caldo. Sono indicati con il simbolo iniziale "Fe".
Se il simbolo "Fe" è seguito da un numero di tre cifre, ciò indica che
la classificazione è basata sulle caratteristiche meccaniche, ed il
numero di tre cifre indica il valore del carico di rottura in newton/mmq.
Esempi :
- Fe 360, Fe 410, Fe 510, Fe 590.
A volte il numero di tre cifre è seguito da una lettera maiuscola (B,C,D)
che indica il grado di "calmatura" dell' acciaio, cioè il grado di
disossidazione effettuato, che è un indice di insensibilità alla rottura
fragile.
Se invece tra il simbolo "Fe" ed il numero a tre cifre è interposta una
lettera maiuscola, ciò vuol dire che l' acciaio è designato secondo
l' impiego.
Ad esempio, un acciaio indicato come "Fe B 215" è un acciaio per
cemento armato avente una resistenza di 215 newton/mmq (in questi casi,
tanto per complicare, il valore della resistenza indicata NON è a rottura
ma a snervamento).
ACCIAI DEL GRUPPO 2.
Sono acciai destinati al trattamento termico (con una parziale eccezione),
e sono divisi in 4 sottogruppi.
- acciai al carbonio (non legati), destinati al trattamento termico
- acciai al carbonio (non legati), destinati ad impieghi particolari
- acciai debolmente legati
- acciai legati
Nota : un acciaio si dice "legato" quando nella composizione chimica
dello stesso oltre il carbonio vi è presente almeno un altro
elemento con una percentuale superiore al 5% sul totale
della lega. Se invece ogni elemento diverso dal carbonio
è presente in quantità inferiore al 5%, l' acciaio si chiama
"debolmente legato".
Gli acciai del primio sottogruppo (acciai al carbonio), sono indicati
con la lettera iniziale maiuscola "C", seguita dal tenore di carbonio
moltiplicato per 100.
Esempio : l' acciao "C 40" è un acciaio da trattamento termico
al carbonio, con un tenore medio dello stesso dello 0,40% in lega.
Gli acciai del secondo sottogruppo (sempre acciai al carbonio),
sono indicati come quelli del primo, ma con l' avvertenza che tra
la lettera "C" ed il numero indicante la percentuale di carbonio
vi è un' altra lettera maiuscola che ne indica l' impiego particolare.
Esempio : l' acciaio "C D 15" è un acciaio con tenore di carbonio
dello 0,15% in lega, destinato alla fabbricazione
di vergella (lettera D).
Gli acciai del terzo sottogruppo (acciai debolmente legati), sono
indicati senza lettera iniziale "C", ma direttamente con il tenore
di carbonio moliplicato per 100, seguito dal simbolo chimico del
o degli elementi aggiunti
Esempio : l' acciaio " 39 NiCrMo 3" è un acciaio debolmente legato
con una percentuale di carbonio dello 0,39% in lega, e con
aggiunti nichel, cromo e molibdeno. Il numero 3 è un po' difficile
da spiegare, ma in ultima analisi specifica la percentuale del nichel,
che è dello 0,75%.
Gli acciai del quarto sottogruppo (acciai legati), sono indicati dalla
lettera maiuscola "X", seguita dalla percentuale di carbonio
moltiplicata per 100, e dal simbolo degli elementi aggiunti con la
relativa percentuale in lega.
Esempio : l' acciaio "X 10 Cr 13" è un acciaio al cromo,
con una percentuale di carbonio dello 0,10% ed una di cromo
del 13%. (In sostanza, un acciaio inossidabile).
Sebbene tutto ciò sembri complicato, ho semplificato al massimo,
tralasciando altre indicazioni complementari, che indurrebbero
più che altro in confusione. Ad esempio, se la designazione di cui
sopra è preceduta dalla lettera "G" (che sta per "getto"), l' acciaio
è particolarmente indicato per lavorazioni di fusione, e non per
lavorazioni tradizionali alle macchine utensili o per deformazione
plastica.
Le prossime lezioni saranno più divertenti, in quanto saranno classificati
gli acciai secono il loro impiego prevalente, e non secondo le norme.
Nota per quei pochi che hanno seguito sin qui.
Continuo nello stesso modo o è meglio scendere maggiormente nei
dettagli (o in alternativa essere più spedito ?).
Cordialità.
Paul
