LE LE LEGHELEGHE

METALLICHE METALLICHE

DEFINIZIONI GENERALIDEFINIZIONI GENERALI

LEGHE: materiali composti da due o più elementi chimici nei quali LEGHE: materiali composti da due o più elementi chimici nei quali

l’elemento in quantità maggiore è sempre un metallo (solido di l’elemento in quantità maggiore è sempre un metallo (solido di

aspetto lucente, buon conduttore di calore e di elettricità; ad aspetto lucente, buon conduttore di calore e di elettricità; ad

esempio: ferro, cromo, zinco, magnesio, rame, stagno, alluminio, esempio: ferro, cromo, zinco, magnesio, rame, stagno, alluminio,

manganese, titanio, vanadio, nichel …).manganese, titanio, vanadio, nichel …).

Classici esempi di leghe metallicheClassici esempi di leghe metalliche

GHISA e ACCIAIOGHISA e ACCIAIO(ferro + carbonio)(ferro + carbonio)

BRONZOBRONZO(rame + stagno)(rame + stagno)

OTTONEOTTONE(rame + zinco)(rame + zinco)

LEGHE LEGGERELEGHE LEGGERE(alluminio + (alluminio +

rame + magnesio)rame + magnesio)

Classificazione delle legheClassificazione delle leghe In base al numero di componenti: binarie, ternarie, quaternarie...In base al numero di componenti: binarie, ternarie, quaternarie... In base all’elemento principale: ferroleghe (Fe), leghe calcoidiche In base all’elemento principale: ferroleghe (Fe), leghe calcoidiche

(Cu), leggere (Al), ultraleggere (Mg)…(Cu), leggere (Al), ultraleggere (Mg)… In base alla temperatura di fusione (°C): bassofondenti (T < 500), In base alla temperatura di fusione (°C): bassofondenti (T < 500),

mediofondenti (500 < T < 1200), altofondenti ( 1200 < T < 2000) e mediofondenti (500 < T < 1200), altofondenti ( 1200 < T < 2000) e refrattarie (T > 2000).refrattarie (T > 2000).

In base alle proprietà magnetiche: ferromagnetiche (Fe) e In base alle proprietà magnetiche: ferromagnetiche (Fe) e amagnetiche (leghe non ferrose).amagnetiche (leghe non ferrose).

Esistono poi le leghe “preziose” (Au o Pt), le leghe “nucleari”Esistono poi le leghe “preziose” (Au o Pt), le leghe “nucleari”(impiegati negli omonimi reattori) e le leghe “piroforiche” che (impiegati negli omonimi reattori) e le leghe “piroforiche” che presentano una bassa temperatura di accensione (si incendiano presentano una bassa temperatura di accensione (si incendiano facilmente al contatto con l’aria).facilmente al contatto con l’aria).

Ulteriore classificazione in “leghe da bonifica” (prendono facilmente Ulteriore classificazione in “leghe da bonifica” (prendono facilmente la tempra) e “leghe da incrudimento” (induriscono solo per la tempra) e “leghe da incrudimento” (induriscono solo per deformazione plastica, come gli ottoni).deformazione plastica, come gli ottoni).

ALLUMINIO [Al]ALLUMINIO [Al] MAGNESIO [Mg]MAGNESIO [Mg] NICHEL [Ni]NICHEL [Ni]

RAME [Cu]RAME [Cu] TITANIO [Ti]TITANIO [Ti] FERRO [Fe]FERRO [Fe]

COBALTO [Co]COBALTO [Co] CROMO [Cr]CROMO [Cr]

MANGANESE [Mn]MANGANESE [Mn] SILICIO [Si]SILICIO [Si]

ZINCO [Zn]ZINCO [Zn]

STAGNO [Sn]STAGNO [Sn]

VANADIO [V]VANADIO [V]

Materiali metalliciMateriali metallici

Ferrosi Ferrosi Non ferrosiNon ferrosi

Ferro Ferro Ferro Ferro

AcciaiAcciai

Metalli Metalli leggerileggeri

Metalli Metalli pesantipesanti

Altri Altri metallimetalli

Ghise Ghise

PiomboPiomboRameRameZincoZincoStagnoStagno

Alluminio Alluminio TitanioTitanioMagnesioMagnesio

NichelNichelCromoCromoManganeseManganeseMolibdenoMolibdenoTungstenoTungstenoLitioLitioPlatinoPlatinoPalladioPalladioTantalioTantalioIndioIndioLantanidiLantanidi

AcciaiAcciaicomunicomuni

GhiseGhise comunicomuni

GhiseGhise specialispeciali

AcciaiAcciaispecialispeciali

con elementicon elementi legantileganti

tramite tramite trattamentitrattamenti

termicitermici

Struttura delle legheStruttura delle leghe

SOLUZIONE SOLIDA:SOLUZIONE SOLIDA:composto a composizionecomposto a composizione

nettamente definita innettamente definita inuna unica fase omogeneauna unica fase omogenea

COMPOSTO INTERMETALLICO:COMPOSTO INTERMETALLICO:gli elementi costituenti gli elementi costituenti

mantengono la propria strutturamantengono la propria strutturacristallina per cui si ha un cristallina per cui si ha un mescolamento puramentemescolamento puramente

meccanico con meccanico con formazione di una miscela formazione di una miscela

eterogeneaeterogenea

STRUTTURA COMBINATA:STRUTTURA COMBINATA:miscela meccanica di una soluzione solidamiscela meccanica di una soluzione solida

con un composto intermetallicocon un composto intermetallico

Importanza pratica Importanza pratica Fattori di influenzaFattori di influenza

Le leghe metalliche hanno assunto una rilevante importanza Le leghe metalliche hanno assunto una rilevante importanza poiché possiedono particolari caratteristiche che i metalli puri non poiché possiedono particolari caratteristiche che i metalli puri non hanno quali:hanno quali: notevole resistenza meccanica;notevole resistenza meccanica; resistenza alla corrosione;resistenza alla corrosione; maggiore lavorabilità;maggiore lavorabilità; migliore saldabilità…migliore saldabilità…

Tali proprietà sono influenzate sia dalla composizione della lega Tali proprietà sono influenzate sia dalla composizione della lega che dai trattamenti termici che essa ha subito che dai trattamenti termici che essa ha subito si può quindi si può quindi affermare che è possibile ottenere la lega più adatta per qualsiasi affermare che è possibile ottenere la lega più adatta per qualsiasi particolare applicazione dosando bene i componenti e scegliendo particolare applicazione dosando bene i componenti e scegliendo in modo ottimale il trattamento termico a cui sottoporla.in modo ottimale il trattamento termico a cui sottoporla.

LEGHE ANTIFRIZIONELEGHE ANTIFRIZIONE

Sono costituite da un componente duro (solitamente un composto Sono costituite da un componente duro (solitamente un composto

Intermetallico) disperso in una massa più tenera. Intermetallico) disperso in una massa più tenera.

Impiegate nella costruzione di “cuscinetto di strisciamento” Impiegate nella costruzione di “cuscinetto di strisciamento”

lubrificabili per alberi motore ed altri organi meccanici inlubrificabili per alberi motore ed altri organi meccanici in

movimento: a causa dello strisciamento continuato, la partemovimento: a causa dello strisciamento continuato, la parte

tenera si consuma più del componente duro, lasciando così cavitàtenera si consuma più del componente duro, lasciando così cavità

profonde qualche profonde qualche m che trattengono meglio il lubrificante.m che trattengono meglio il lubrificante.

Tipici esempi: Tipici esempi:

- Bronzine [Cu Bronzine [Cu ~ 80% Sn ~ 15% Pb ~ 1%] ~ 80% Sn ~ 15% Pb ~ 1%] Cu Cu33SnSn

- [Pb [Pb ~ 70% Sb ~ 15% Sn ~ 1%] ~ 70% Sb ~ 15% Sn ~ 1%] SnSb SnSb

- Metalli bianchi Metalli bianchi [Sn [Sn ~ 80% Cu ~ 8% Sb ~ 12%] ~ 80% Cu ~ 8% Sb ~ 12%] Cu Cu33Sn / SnSbSn / SnSb

(hanno una resistenza meccanica di 10 – 15 kg / mm(hanno una resistenza meccanica di 10 – 15 kg / mm22))

L’alluminio entra in lega con molti metalli (rame,magnesio,L’alluminio entra in lega con molti metalli (rame,magnesio,

manganese, silicio, nichel, zinco e titanio).manganese, silicio, nichel, zinco e titanio).

Leghe con il rame: molto resilienti (resistenti agli urti) che, Leghe con il rame: molto resilienti (resistenti agli urti) che, però, divengono fragili a basse temperature, specialmente nelle però, divengono fragili a basse temperature, specialmente nelle zone saldate.zone saldate.

Leghe con il magnesio: non sono lavorabili a caldo, ma Leghe con il magnesio: non sono lavorabili a caldo, ma possono essere indurite a freddo e sono facilmente saldabili.possono essere indurite a freddo e sono facilmente saldabili.

Leghe con lo zinco:possono essere trattate termicamente e Leghe con lo zinco:possono essere trattate termicamente e mostrano elevati carichi di rottura, simili a quelli degli acciai mostrano elevati carichi di rottura, simili a quelli degli acciai normali.normali.

LEGHE di ALLUMINIOLEGHE di ALLUMINIO

LEGHE di MAGNESIOLEGHE di MAGNESIOIl magnesio forma leghe con alluminio, zinco, zirconio e Il magnesio forma leghe con alluminio, zinco, zirconio e

manganese, impiegate quando è richiesto un elevato rapportomanganese, impiegate quando è richiesto un elevato rapporto

resistenza / peso a temperature mediamente elevate, nonché resistenza / peso a temperature mediamente elevate, nonché

resistenza alla corrosione.resistenza alla corrosione.

Essendo fragili, non vengono impiegate per parti strutturali, ma Essendo fragili, non vengono impiegate per parti strutturali, ma

solo per parti accessorie (componenti di pompe e valvole).solo per parti accessorie (componenti di pompe e valvole).

LEGHE di NICHELLEGHE di NICHELHanno caratteristiche meccaniche simili agli acciai a basso tenore Hanno caratteristiche meccaniche simili agli acciai a basso tenore

di carbonio, con resistenza molto più elevata alle alte temperature di carbonio, con resistenza molto più elevata alle alte temperature

ed alla corrosione.ed alla corrosione.

LEGHE di TITANIOLEGHE di TITANIOSono molto resistenti, ma non alla corrosione. Non tutte sono Sono molto resistenti, ma non alla corrosione. Non tutte sono

impiegabili a basse temperature eccetto quelle in forma impiegabili a basse temperature eccetto quelle in forma , previa , previa

eliminazione di impurezze quali ossigeno, carbonio, ferro, azoto e eliminazione di impurezze quali ossigeno, carbonio, ferro, azoto e

idrogeno.idrogeno.

LEGHE di RAMELEGHE di RAMEParticolarmente impiegate quando sono richieste elevata Particolarmente impiegate quando sono richieste elevata

conducibilità elettrica e resistenza alla corrosione ( bronzi e conducibilità elettrica e resistenza alla corrosione ( bronzi e

ottoni).ottoni).

LEGHE FERRO - CARBONIOLEGHE FERRO - CARBONIOSono miscele di ferro e carbonio in proporzioni variabili Sono miscele di ferro e carbonio in proporzioni variabili

( ( acciaio e ghisa). acciaio e ghisa).

A seconda della struttura si possono suddividere in:A seconda della struttura si possono suddividere in:

- Soluzioni solide Soluzioni solide austenite austenite

- Miscele meccaniche Miscele meccaniche ledeburite ledeburite

- Veri e propri composti binari Veri e propri composti binari cementite cementite

Le leghe principali che danno origine agli acciai ed alle ghise sono:Le leghe principali che danno origine agli acciai ed alle ghise sono:

CEMENTITE (C = 6,67%): carburo di ferro FeCEMENTITE (C = 6,67%): carburo di ferro Fe33C magnetico per C magnetico per

temperature inferiori a 215°C;temperature inferiori a 215°C; AUSTENITE (C < 1,7%): soluzione solida stabile a T > 721°C, non AUSTENITE (C < 1,7%): soluzione solida stabile a T > 721°C, non

magnetica, molto duttile;magnetica, molto duttile; MARTENSITE (C = 1,7%): soluzione solida tipica di acciai con MARTENSITE (C = 1,7%): soluzione solida tipica di acciai con

tempra ordinaria;tempra ordinaria; LEDEBURITE (C = 4,2%): miscela di cementite e austenite;LEDEBURITE (C = 4,2%): miscela di cementite e austenite; PERLITE (C = 0,9%): fini lamelle di ferrite e cementite.PERLITE (C = 0,9%): fini lamelle di ferrite e cementite.

LEGHE a MEMORIA DI FORMALEGHE a MEMORIA DI FORMADette anche “materiali intelligenti”, sono caratterizzate dall’effetto Dette anche “materiali intelligenti”, sono caratterizzate dall’effetto

MEMORIA DI FASE per cui esse sono capaci di riacquistare la MEMORIA DI FASE per cui esse sono capaci di riacquistare la

forma primitiva se portate alla temperatura critica della fase forma primitiva se portate alla temperatura critica della fase

genitrice.genitrice.

EFFETTO DI MEMORIA DI FASEEFFETTO DI MEMORIA DI FASE

A UNA VIAA UNA VIA: : la lega riacquistala lega riacquistala forma originale e la mantiene la forma originale e la mantiene indipendentemente da eventualiindipendentemente da eventuali

variazioni termichevariazioni termiche

A DUE VIEA DUE VIE: : una volta memorizzatauna volta memorizzatasia la forma ad alta temperatura siasia la forma ad alta temperatura sia

quella a bassa temperatura, puòquella a bassa temperatura, puòriacquistarle entrambe a secondariacquistarle entrambe a seconda

delle variazioni di temperaturadelle variazioni di temperatura

Leghe Ni – Ti, Cu – Zn – Al, Cu – Al – Ni impiegate come materiali Leghe Ni – Ti, Cu – Zn – Al, Cu – Al – Ni impiegate come materiali strutturali e funzionali in molti settori (dispositivi di ancoraggio e strutturali e funzionali in molti settori (dispositivi di ancoraggio e di fissaggio, giunzione di tubi, attuatori termomeccanici, relè di fissaggio, giunzione di tubi, attuatori termomeccanici, relè elettrici, macchine termiche, ortopedia e ortodonzia).elettrici, macchine termiche, ortopedia e ortodonzia).

GHISE ED ACCIAIGHISE ED ACCIAI

Ghisa ed acciaio sono entrambe leghe formate da ferro e Ghisa ed acciaio sono entrambe leghe formate da ferro e carbonio, con tenore in carbonio variabile (maggiore nelle carbonio, con tenore in carbonio variabile (maggiore nelle ghise), oltre alla presenza di altri elementi che conferiscono ghise), oltre alla presenza di altri elementi che conferiscono particolari proprietà. particolari proprietà.

LA GHISALA GHISAE’ una lega di ferro contenente carbonio E’ una lega di ferro contenente carbonio

in percentuale maggiore dell’ 1,8 %.in percentuale maggiore dell’ 1,8 %.

La sua struttura cristallina e le sue proprietà variano a La sua struttura cristallina e le sue proprietà variano a

seconda del tenore di carbonio e della presenza diseconda del tenore di carbonio e della presenza di

elementi diversi quali silicio, cromo, molibdeno,elementi diversi quali silicio, cromo, molibdeno,

manganese, alluminio e fosforo.manganese, alluminio e fosforo.

E’ prodotta allo stato liquido degli altiforni contenuto E’ prodotta allo stato liquido degli altiforni contenuto

massimo di carbonio del 6 % (le ghise con C < 2 % massimo di carbonio del 6 % (le ghise con C < 2 %

sono dette “ghise acciaiose”).sono dette “ghise acciaiose”).

Le ghise sono impiegate principalmente nella produzione di Le ghise sono impiegate principalmente nella produzione di acciaio (ghise per acciaio) e per laacciaio (ghise per acciaio) e per la fabbricazione di numerosifabbricazione di numerosimanufatti (ghise per getti) previa raffinazione, correzione dellamanufatti (ghise per getti) previa raffinazione, correzione della composizione e trattamenti termici atti ad ottenere le composizione e trattamenti termici atti ad ottenere le caratteristiche desiderate.caratteristiche desiderate.

GHISE PER ACCIAIO. Sono ricche di silicio e di GHISE PER ACCIAIO. Sono ricche di silicio e di fosforo che fungono da elementi termogeni fosforo che fungono da elementi termogeni (generano calore) durante la conversione.(generano calore) durante la conversione.

GHISE PER GETTI. Possono essere distinte in:GHISE PER GETTI. Possono essere distinte in:

ghise bianche: dure, fragili, non lavorabili con macchine ghise bianche: dure, fragili, non lavorabili con macchine utensili; la loro formazione è favorita dalla presenza di utensili; la loro formazione è favorita dalla presenza di manganese e da un rapido raffreddamento (il carbonio si manganese e da un rapido raffreddamento (il carbonio si trova come cementite);trova come cementite);

ghise grigie o nere: tenere e lavorabili, la loro formazione è ghise grigie o nere: tenere e lavorabili, la loro formazione è favorita dalla presenza di silicio e da un lento raffreddamento favorita dalla presenza di silicio e da un lento raffreddamento (la cementite si decompone originando ferro e carbonio (la cementite si decompone originando ferro e carbonio liberi);liberi);

ghise legate: aggiunte di altri elementi, mostrano la massima ghise legate: aggiunte di altri elementi, mostrano la massima regolarità nella distribuzione del carbonio;regolarità nella distribuzione del carbonio;

Ghise ottenute per trattamento termico: si Ghise ottenute per trattamento termico: si suddividono a loro volta in ghise sferoidali e ghise suddividono a loro volta in ghise sferoidali e ghise malleabili.malleabili.

ghise sferoidalighise sferoidali: la loro formazione è favorita dalla : la loro formazione è favorita dalla presenza di magnesio e nichel; la grafite liberata presenza di magnesio e nichel; la grafite liberata dalla decomposizione della cementite si separa sotto dalla decomposizione della cementite si separa sotto forma di noduli regolari;forma di noduli regolari;

ghise malleabilighise malleabili: rappresentano un prodotto : rappresentano un prodotto intermedio tra ghisa ed acciaio e si ottengono intermedio tra ghisa ed acciaio e si ottengono attraverso due metodi industriali:attraverso due metodi industriali:

- metodo europeo: eliminazione superficiale del - metodo europeo: eliminazione superficiale del carbonio che rimane disperso nella massa sotto carbonio che rimane disperso nella massa sotto forma di noduli forma di noduli “ghise a cuore bianco” (molto “ghise a cuore bianco” (molto tenace e plastica)tenace e plastica)

- metodo americano: il carbonio è presente sotto forma - metodo americano: il carbonio è presente sotto forma di grafite estremamente suddivisa di grafite estremamente suddivisa

“ “ghisa a cuore nero”ghisa a cuore nero”

Esistono poi le FERROLEGHE in cui alla ghisa Esistono poi le FERROLEGHE in cui alla ghisa vengono aggiunti altri elementi leganti come il silicio vengono aggiunti altri elementi leganti come il silicio che conferisce resistenza alla corrosione acida o il che conferisce resistenza alla corrosione acida o il cromo.cromo.

Ulteriore variante è Ulteriore variante è rappresentata dalle GHISE rappresentata dalle GHISE

SPECIALI AD ALTA SPECIALI AD ALTA RESISTENZA impiegate per RESISTENZA impiegate per costruzioni meccaniche ed costruzioni meccaniche ed

ottenute dosando ottenute dosando opportunamente i tenori di opportunamente i tenori di

carbonio, silicio e manganese, carbonio, silicio e manganese, nonché sottoposte a particolari nonché sottoposte a particolari

trattamenti termici al fine di trattamenti termici al fine di favorire la formazione della favorire la formazione della perlite e l’affinazione della perlite e l’affinazione della

grana.grana.

L’ACCIAIOL’ACCIAIOLega di ferro e carbonio con C < 1,8 % più altri Lega di ferro e carbonio con C < 1,8 % più altri elementi che conferiscono particolari caratteristiche.elementi che conferiscono particolari caratteristiche.

FABBRICAZIONE: si ottiene dalla conversione della FABBRICAZIONE: si ottiene dalla conversione della ghisa negli altiforni, additivata di materiali scorificanti ghisa negli altiforni, additivata di materiali scorificanti (calce e calcare) necessari per ottenere una scoria di (calce e calcare) necessari per ottenere una scoria di determinata composizione, in funzione del processo determinata composizione, in funzione del processo voluto.voluto.

Le fasi di fabbricazione sono le seguenti:Le fasi di fabbricazione sono le seguenti:

affinazione ossidante;affinazione ossidante; disossidazione;disossidazione; convogliamento della colataconvogliamento della colata

FASE DI AFFINAZIONE OSSIDANTE: consiste FASE DI AFFINAZIONE OSSIDANTE: consiste nella decarburazione della ghisa fino ai limiti di nella decarburazione della ghisa fino ai limiti di concentrazione richiesti per ottenere precise concentrazione richiesti per ottenere precise caratteristiche dell’acciaio.caratteristiche dell’acciaio.

La riduzione del tenore di carbonio si ottiene per La riduzione del tenore di carbonio si ottiene per ossidazione (con agenti ossidanti minerali o ossigeno ossidazione (con agenti ossidanti minerali o ossigeno o aria, a seconda dei vari processi industriali). Anche o aria, a seconda dei vari processi industriali). Anche gli altri elementi diversi dal carbonio si ossidano, gli altri elementi diversi dal carbonio si ossidano, finendo così nella scoria (silicio, alluminio, vanadio, finendo così nella scoria (silicio, alluminio, vanadio, titanio, zirconio, piombo, zinco, manganese, calcio), titanio, zirconio, piombo, zinco, manganese, calcio), mentre non vengono eliminati cobalto, nichel, cromo, mentre non vengono eliminati cobalto, nichel, cromo, rame, tungsteno, stagno, antimonio, e solo rame, tungsteno, stagno, antimonio, e solo parzialmente zolfo, fosforo e lo stesso carbonio. parzialmente zolfo, fosforo e lo stesso carbonio. Zolfo e fosforo vanno comunque allontanati il più Zolfo e fosforo vanno comunque allontanati il più possibile poiché esercitano un’azione dannosapossibile poiché esercitano un’azione dannosa(rendono il materiale finito molto più fragile): (rendono il materiale finito molto più fragile): defosforazione a basse temperature defosforazione a basse temperature desolforazione ad elevate temperaturedesolforazione ad elevate temperature in ambiente

basico

Si ottiene aggiungendo alla miscela silicio, alluminio e Si ottiene aggiungendo alla miscela silicio, alluminio e manganese (che hanno elevata affinità per manganese (che hanno elevata affinità per l’ossigeno); gli ossidi che si formano nella massa l’ossigeno); gli ossidi che si formano nella massa metallica precipitano dal metallo fuso e si separano metallica precipitano dal metallo fuso e si separano per decantazione.per decantazione.In questa fase si aggiungono anche altri elementi In questa fase si aggiungono anche altri elementi correttivi (vanadio, cromo e titanio) necessari per correttivi (vanadio, cromo e titanio) necessari per ottenere un acciaio finale di determinate ottenere un acciaio finale di determinate caratteristiche.caratteristiche.

FASE DI CONVOGLIAMENTO DELLA COLATA FASE DI CONVOGLIAMENTO DELLA COLATA NELLE SIVIERE (conteni metallici rivestiti NELLE SIVIERE (conteni metallici rivestiti internamente di materiale refrattario e muniti di un internamente di materiale refrattario e muniti di un fondo richiudibile attraverso il quale il metallo viene fondo richiudibile attraverso il quale il metallo viene colato nelle lingottiere).colato nelle lingottiere).

FASE DI DISOSSIDAZIONE: consiste FASE DI DISOSSIDAZIONE: consiste nell’eliminazione dell’eccesso di ossigeno disciolto nell’eliminazione dell’eccesso di ossigeno disciolto nel sistema.nel sistema.

Elevata resistenza meccanica a trazione ed a Elevata resistenza meccanica a trazione ed a compressione, anche ad elevate temperature.compressione, anche ad elevate temperature.

Facilità di riduzione in macchine utensili nelle forme più Facilità di riduzione in macchine utensili nelle forme più diverse.diverse.

Possibilità di saldatura ad alta precisione di vari pezzi.Possibilità di saldatura ad alta precisione di vari pezzi. Limitata dilatazione termica, ottime malleabilità, duttilità Limitata dilatazione termica, ottime malleabilità, duttilità

e plasticità (capacità di subire deformazioni permanenti e plasticità (capacità di subire deformazioni permanenti per azione di sforzi di trazione e di compressione).per azione di sforzi di trazione e di compressione).

Temprabilità: capacità di acquistare una particolare Temprabilità: capacità di acquistare una particolare resistenza meccanica, durezza e finezza della grana resistenza meccanica, durezza e finezza della grana cristallina per effetto di un rapido raffreddamento dopo cristallina per effetto di un rapido raffreddamento dopo riscaldamento a temperatura elevata.riscaldamento a temperatura elevata.

CARATTERISTICHE PRINCIPALICARATTERISTICHE PRINCIPALI

Impiegati per costruzioni metalliche e navali Impiegati per costruzioni metalliche e navali

sottoforma di laminati, profilati, lamiere e tubi.sottoforma di laminati, profilati, lamiere e tubi.

Si distinguono in base al contenuto di carbonio in:Si distinguono in base al contenuto di carbonio in: acciai extraduri C = 0,75 – 0,90 %acciai extraduri C = 0,75 – 0,90 % acciai duri C = 0,50 – 0,75 %acciai duri C = 0,50 – 0,75 % acciai semiduri C = 0,25 – 0,50 %acciai semiduri C = 0,25 – 0,50 % acciai dolci C = 0,15 – 0,25 %acciai dolci C = 0,15 – 0,25 % acciai extradolci C < 0,15 %acciai extradolci C < 0,15 %

Generalmente contengono lo 0,2 – 1 % di manganese,Generalmente contengono lo 0,2 – 1 % di manganese,

lo 0,1 – 0,5 % di silicio e zolfo / fosforo in lo 0,1 – 0,5 % di silicio e zolfo / fosforo in

percentuale inferiore allo 0,03 – 0,05.percentuale inferiore allo 0,03 – 0,05.

ACCIAI COMUNI ACCIAI COMUNI (ACCIAI AL CARBONIO)(ACCIAI AL CARBONIO)

Sono caratterizzati dalla presenza di particolari Sono caratterizzati dalla presenza di particolari

elementi che conferiscono loro particolari proprietà. elementi che conferiscono loro particolari proprietà.

Si distinguono in:Si distinguono in: acciai debolmente legati: ogni elemento (eccetto ferro e acciai debolmente legati: ogni elemento (eccetto ferro e

carbonio) è presente in quantità minore al 5 %carbonio) è presente in quantità minore al 5 % acciai fortemente legati: almeno un elemento diverso dal acciai fortemente legati: almeno un elemento diverso dal

ferro e dal carbonio è presente in quantità maggiore al 5 ferro e dal carbonio è presente in quantità maggiore al 5 %%

CLASSICO ESEMPIO:CLASSICO ESEMPIO:

l’ACCIAIO INOX 18/8 contiene lo 0,1 % di l’ACCIAIO INOX 18/8 contiene lo 0,1 % di

carbonio, l’8 % di nichel ed il 18 % di cromo carbonio, l’8 % di nichel ed il 18 % di cromo

ACCIAI SPECIALIACCIAI SPECIALI(ACCIAI LEGATI)(ACCIAI LEGATI)

PROPRIETA’ CONFERITE AGLI ACCIAI DA PROPRIETA’ CONFERITE AGLI ACCIAI DA PARTICOLARI ELEMENTIPARTICOLARI ELEMENTI

Le proprietà dell’acciaio dipendono sia dal numero e Le proprietà dell’acciaio dipendono sia dal numero e

dalla percentuale degli elementi leganti sia dai dalla percentuale degli elementi leganti sia dai

trattamenti termici cui sono sottoposti.trattamenti termici cui sono sottoposti. MANGANESE: facilita la tempra ed aumenta la durezza e MANGANESE: facilita la tempra ed aumenta la durezza e

la resistenza all’usura e alla rottura (gli acciai che la resistenza all’usura e alla rottura (gli acciai che contengono 0,25 – 15 % di manganese sono impiegati contengono 0,25 – 15 % di manganese sono impiegati nella costruzione di pezzi che devono resistere agli urti nella costruzione di pezzi che devono resistere agli urti (es: benne di escavatori) o che risultino difficilmente (es: benne di escavatori) o che risultino difficilmente lavorabili (es: casseforti).lavorabili (es: casseforti).

NICHEL: aumenta la temprabilità, la resistenza (anche NICHEL: aumenta la temprabilità, la resistenza (anche alla corrosione) e la durezza.alla corrosione) e la durezza.

CROMO: come il nichel, in quantità variabile (0,25 –CROMO: come il nichel, in quantità variabile (0,25 –30%), se superiore al 10% conferisce inossidabilità.30%), se superiore al 10% conferisce inossidabilità.

ULTERIORI TIPI DI ACCIAIOULTERIORI TIPI DI ACCIAIO

ACCIAI RAPIDI: contengono tungsteno (10–18%) che ACCIAI RAPIDI: contengono tungsteno (10–18%) che conferisce elevata resistenza alla rottura anche a conferisce elevata resistenza alla rottura anche a temperature elevate (impiegato per la costruzione di temperature elevate (impiegato per la costruzione di

utensili per la lavorazione ad alta velocità dei metalli).utensili per la lavorazione ad alta velocità dei metalli). ACCIAI EXTRARAPIDI: contengono tungsteno (18– ACCIAI EXTRARAPIDI: contengono tungsteno (18– 19 %), cromo (4 – 7 %) e vanadio in tracce (il molibdeno è 19 %), cromo (4 – 7 %) e vanadio in tracce (il molibdeno è un ottimo sostituto del tungsteno e del cromo).un ottimo sostituto del tungsteno e del cromo). ACCIAI AL SILICIO: presentano minima deformabilità ACCIAI AL SILICIO: presentano minima deformabilità con esaltazione delle caratteristiche magnetiche con esaltazione delle caratteristiche magnetiche (impiegati quindi per costruzioni elettriche ed (impiegati quindi per costruzioni elettriche ed elettromeccaniche come trasformatori, motori, elettromeccaniche come trasformatori, motori, alternatori…).alternatori…). ACCIAI PER MOLLE: a base di silicio e manganese.ACCIAI PER MOLLE: a base di silicio e manganese.

ACCIAI PARTICOLARIACCIAI PARTICOLARI

ACCIAI “ maraging”: sono acciai molto tenaci a basso ACCIAI “ maraging”: sono acciai molto tenaci a basso tenore di carbonio legato con elementi diversi quali tenore di carbonio legato con elementi diversi quali nichel, titanio, alluminio, molibdeno e cromo.nichel, titanio, alluminio, molibdeno e cromo.

ACCIAI PATINABILI: contenenti vanadio, sotto l’azione ACCIAI PATINABILI: contenenti vanadio, sotto l’azione delle intemperie consentono la formazione di una patina delle intemperie consentono la formazione di una patina resistente che li rende utile alla verniciatura ( hanno resistente che li rende utile alla verniciatura ( hanno tipicamente una struttura di colore marrone scuro).tipicamente una struttura di colore marrone scuro).

NORME UNI NORME UNI PER L’IDENTIFICAZIONE DEGLI PER L’IDENTIFICAZIONE DEGLI

ACCIAIACCIAI

Secondo la normativa UNI gli acciai vengono distinti in Secondo la normativa UNI gli acciai vengono distinti in due categorie diverse, ognuna avente una propria due categorie diverse, ognuna avente una propria identificazione:identificazione:

ACCIAI NON TRATTABILI TERMICAMENTE: vengono ACCIAI NON TRATTABILI TERMICAMENTE: vengono impiegati tali e quali sotto forma di lamiere e trafilati.impiegati tali e quali sotto forma di lamiere e trafilati.

Indicati con il simbolo chimico del ferro Fe seguito da un Indicati con il simbolo chimico del ferro Fe seguito da un numero che indica il carico di rottura a trazione numero che indica il carico di rottura a trazione (es: Fe 410 indica un acciaio non trattabile termicamente con (es: Fe 410 indica un acciaio non trattabile termicamente con carico di rottura pari a 410 N/ mmcarico di rottura pari a 410 N/ mm22) oppure seguito da un ) oppure seguito da un numero che ne indica l’impiego (es: Fe D01 indica un acciaio numero che ne indica l’impiego (es: Fe D01 indica un acciaio in nastri adatto per lavorazione con deformazione a freddo).in nastri adatto per lavorazione con deformazione a freddo).

ACCIAI NON LEGATI: indicati dal simbolo del carbonio ACCIAI NON LEGATI: indicati dal simbolo del carbonio seguito dalla sua percentuale moltiplicata per 100 seguito dalla sua percentuale moltiplicata per 100

(es: C50 indica un acciaio non legato contenente lo(es: C50 indica un acciaio non legato contenente lo

0,5 % di carbonio) 0,5 % di carbonio)

ACCIAI DEBOLMENTE LEGATI: indicati dal simbolo del ACCIAI DEBOLMENTE LEGATI: indicati dal simbolo del carbonio seguito dalla sua percentuale più i simboli degli carbonio seguito dalla sua percentuale più i simboli degli altri elementi costituenti seguiti da numeri che ne indicano la altri elementi costituenti seguiti da numeri che ne indicano la quantità percentualequantità percentuale

ACCIAI TRATTABILI TERMICAMENTE (acciai non legati, debolmente legati e legati)