Acciaio: proprietà, marcature, standard GOST e tipi di acciaio

L'acciaio, essendo uno dei metalli più comuni, ha ricevuto oggi la più ampia applicazione. Lavorazione e taglio Questo materiale è un compito che può essere risolto utilizzando un'ampia gamma di strumenti e tecnologie. Proprietà dell'acciaio consentono un'elaborazione precisa e ad alta velocità utilizzando i seguenti tipi di elaborazione:

• taglio meccanico;
• getto d'acqua;
• arco di argon;
• arco elettrico;
• gas;
• plasma;
• laser.

A seconda di gradi di acciaio e per ottenere i risultati desiderati, utilizzare la tecnologia di lavorazione dei metalli più appropriata.

Proprietà dell'acciaio

Esistono 4 principali aree di indicatori che distinguono l'acciaio e le sue leghe.

Tra queste aree:

• proprietà chimiche dell'acciaio;
• tecnologico;
• proprietà meccaniche dell'acciaio;
• proprietà magnetiche dell'acciaio.

Ora parliamo di ognuno di essi più nel dettaglio.

Proprietà chimiche dell'acciaio

• Ossidabilità. Questa è una misura della capacità di combinarsi con l'ossigeno. L'ossidazione aumenta con l'aumentare della temperatura del metallo. Gli acciai a basso tenore di carbonio si ossidano formando ruggine (ossidi di ferro) quando esposti all'acqua o all'aria umida;
• Resistenza alla corrosione. Ciò significa che la sostanza non subisce reazioni chimiche e non si ossida. Tuttavia, è importante notare che questa proprietà non è presente in tutte le leghe di acciaio ed è più tipica di gradi eccezionali;
• Resistenza al calore. La resistenza al calore caratterizza la capacità di un materiale di non ossidarsi sotto l'influenza di alte temperature e di non formare incrostazioni;
• Resistenza al calore. La resistenza al calore determina la capacità di una lega di mantenere la propria resistenza alle alte temperature. Ciò consente all'acciaio di essere utilizzato nella creazione di componenti e meccanismi soggetti a stress termico.

Proprietà tecnologiche dell'acciaio

Le proprietà tecnologiche dell'acciaio riflettono la capacità di un metallo o di una lega di subire diversi tipi di lavorazione. Tra queste:

• Lavorabilità. Tutti gli acciai sono piuttosto facili da lavorare, sia a mano (con un seghetto, uno scalpello o una lima) sia con macchine utensili (foratura, tornitura o fresatura).
• Malleabilità. Questa proprietà viene presa in considerazione durante la laminazione, la forgiatura e lo stampaggio. L'acciaio mostra una discreta malleabilità quando riscaldato.
• Saldabilità. Questo processo è applicabile a tutti i tipi di acciaio.
• Fluidità. Questa proprietà è essenziale per la produzione di prodotti semilavorati, ovvero getti che assomigliano a parti finite e richiedono solo piccole lavorazioni successive.
• Temprabilità. La temprabilità dipende dalle dimensioni dei pezzi e dei prodotti, nonché dalla composizione chimica dell'acciaio. Per aumentare la temprabilità, all'acciaio vengono aggiunti componenti di lega come cromo e tungsteno.
• Resistenza all'usura. Per aumentare la resistenza all'usura, le parti in attrito (denti degli ingranaggi) vengono sottoposte a trattamento termico (tempra) e chimico-termico (cementazione, nitrurazione). Allo stesso scopo, all'acciaio vengono aggiunti elementi di lega come manganese e silicio.
• Resistenza alla corrosione. Per aumentare questa resistenza, all'acciaio vengono aggiunti nichel, cromo e titanio, producendo i cosiddetti acciai inossidabili.

Proprietà meccaniche dell'acciaio

• Forza. Capacità di un metallo di resistere a carichi esterni significativi. Questa proprietà è caratterizzata dal limite di snervamento e dalla resistenza alla trazione.
  • Resistenza alla trazione. La massima sollecitazione meccanica oltre la quale l'acciaio si rompe.
  • Limite di snervamento. Questo parametro indica lo stress meccanico oltre il quale il materiale continua ad allungarsi in condizioni di assenza di carico.
• Plastica. Capacità di cambiare forma sotto carico e di mantenerla quando non è sotto carico. È quantificata dall'allungamento relativo e dall'angolo di piegatura;
• Resistenza all'impatto. Capacità di un metallo di resistere a carichi dinamici. Questa caratteristica è valutata quantitativamente dal lavoro necessario per fratturare un campione, diviso per la sua sezione trasversale;
• Durezza. Capacità di resistere all'impatto di oggetti solidi. È caratterizzata quantitativamente dal carico per area dell'impronta quando viene premuta con una piramide di diamante (metodo Vickers) o una sfera d'acciaio (metodo Brinell).

Proprietà magnetiche dell'acciaio

Come è noto, quasi tutti gli acciai (tranne alcuni acciai inossidabili) sono magnetici.

Vale la pena dire subito che l'acciaio inossidabile è in realtà magnetico.

Non tutto l'acciaio inossidabile è magnetico, ma lo è comunque. Non esiste una dichiarazione definitiva, poiché le proprietà magnetiche delle leghe sono determinate dalle proprietà dei loro componenti strutturali. Pertanto, un tipo di acciaio inossidabile può attrarre con successo una calamita, mentre un altro è completamente indifferente. Quindi, come funziona?

Tutto ruota attorno alla composizione strutturale.

Dal punto di vista delle proprietà magnetiche, la martensite è un ferromagnete puro.

La ferrite può avere due varianti. A temperature inferiori al punto di Curie, come la martensite, è ferromagnetica. La ferrite delta ad alta temperatura è paramagnetica.

Pertanto, gli acciai resistenti alla corrosione la cui struttura è costituita da martensite sono acciai inossidabili magnetici. Queste leghe reagiscono a un magnete come il comune acciaio al carbonio. Gli acciai ferritici o ferritico-martensitici possono avere proprietà diverse a seconda del rapporto tra le loro componenti di fase, ma sono più spesso ferromagnetici.

Di conseguenza, il cromo e alcune leghe di acciaio inossidabile al cromo-nichel sono considerati magnetici.

Le leghe non magnetiche includono gli acciai al cromo-nichel e al cromo-manganese-nichel.

È abbastanza facile stabilire se l'acciaio con cui hai a che fare è autentico acciaio inossidabile. Pulisci la superficie fino a farla brillare, quindi applica e strofina due o tre gocce di una soluzione concentrata di solfato di rame. Se il rivestimento di rame è visibile (il solfato diventa un rivestimento di rame), non è acciaio inossidabile. Se non si notano cambiamenti o impatti, si tratta di autentico acciaio inossidabile.

È importante notare che è impossibile stabilire a casa se l'acciaio inossidabile è idoneo all'uso alimentare.

Per questo motivo, non si dovrebbero utilizzare metalli non testati per gli utensili da cucina.

Un po' di più sulle proprietà degli acciai

L'ampio utilizzo del metallo è dovuto a una serie di caratteristiche vantaggiose. Tra queste: proprietà dell'acciaio:

• Capacità termica specifica a 20 °C: 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C));
• Densità: 7700-7900 kg/m³;
• Punto di fusione: 1450-1520 °C;
• Peso specifico: 75500-77500 N/m³ (7700-7900 kgf/m³ nel sistema MKGSS);
• Calore specifico di fusione: 84 kJ/kg (20 kcal/kg, 23 W h/kg);
• Il coefficiente di conduttività termica varia a seconda del tipo di acciaio e delle impurità presenti nella sua composizione e può variare da 15,5 W/(m K) a 54,4 W/(m K);
• Il coefficiente di dilatazione lineare termica è compreso nell'intervallo 11,9 · 10^-6 1/⁰Da 11.0 a 10^-6 1/⁰C e dipende dalla marca e dai componenti aggiuntivi della lega.

La resistenza alla trazione viene determinata separatamente per ogni tipo di acciaio e presenta i seguenti indicatori, riportati di seguito:

• Strutturale 373-412 MPa;
• Silicio-cromo-manganese, utilizzato nella produzione di utensili 1,52 GPa;
• Ingegneria del carbonio 314-785 MPa;
• Rotaia 690-785 MPa.

Le proprietà del materiale cambiano anche a seconda del contenuto di carbonio. Esistono le seguenti tipi di acciaio:

• basso tenore di carbonio (meno di 0,25% di carbonio);
• carbonio medio (0,3 – 0,55% carbonio);
• ad alto tenore di carbonio (0,6 – 2% carbonio).

Per aumentare l'utilizzabilità dell'acciaio, si ricorre alla legatura: l'aggiunta di metalli all'acciaio fuso ne altera le proprietà (aumentandone la resistenza meccanica, la conduttività elettrica, la resistenza alla corrosione e la conduttività magnetica e termica). Molibdeno, alluminio, cromo, nichel e molti altri metalli vengono utilizzati come leganti. Si distinguono i seguenti: tipi di acciaio legato:

• Bassamente legati – inclusioni di metalli di lega non superiori a 4%;
• Mediamente legati: i metalli di lega non contengono più di 111 inclusioni TP3T;
• Altolegato – più di 11%.

Gradi di acciaio

Marcatura dell'acciaio secondo GOST è prodotto dalla designazione delle lettere. Grazie all'ordine delle regole di designazione, è possibile conoscere e leggere marcature in acciaio Non è un compito difficile con tali designazioni. Esistono diverse designazioni consolidate che vengono utilizzate marcatura acciaio Di GOST:

• H – nichel;
• M – molibdeno;
• T – titanio;
• X – cromo;
• K – cobalto;
• B – tungsteno;
• T – titanio;
• D – rame;
• G – manganese;
• C – silicio;
• F – vanadio;
• R – boro;
• A – azoto;
• B – niobio;
• E – selenio;
• C – zirconio;
• U – alluminio;
• Ч – indica la presenza di metalli delle terre rare.

Per designare i diversi tipi a seconda della composizione e dello scopo dell'acciaio, vengono utilizzate le seguenti serie di designazioni tramite lettere:

• PS – semi-calmo;
• KP – ebollizione;
• SP – calma.

Di conseguenza, osservando le designazioni sopra menzionate nella marcatura della lega, possiamo determinarne la composizione e capire che tipo di materiale abbiamo di fronte.

Un buon aiuto potrebbe essere la tabella di marcatura dell'acciaio