L'acciaio è una lega, una combinazione di metallo fatta di ferro e carbonio. Il contenuto di carbonio dell'acciaio raggiunge un massimo dell'1,5 percento. A causa della sua durezza e resistenza, l'acciaio è usato nella costruzione di edifici, ponti, automobili e una miriade di altre applicazioni di produzione e ingegneria.
La maggior parte dell'acciaio prodotto oggi è acciaio al carbonio o semplicemente acciaio al carbonio. Il carbonio in acciaio esiste nello stato di carburo di ferro. Sono presenti anche altri elementi, tra cui zolfo, fosforo, manganese e silicio.
Contenuto di carbonio di acciaio
L'acciaio al carbonio è definito come l'acciaio che ha le sue proprietà principalmente grazie al suo contenuto di carbonio e non contiene più dello 0,5 percento di silicio e 1,5 percento di manganese. I semplici acciai al carbonio, che vanno dallo 0,06% di carbonio all'1,5% di carbonio, sono suddivisi in quattro tipi:
Questi acciai passano da più morbidi a più duri, ma tendono anche ad aumentare la fragilità. Il primo tipo è utilizzato nei corpi delle automobili. Il secondo tipo si trova in binari e prodotti ferroviari come giunti, alberi a gomito, assi, ingranaggi e forgiati. Il terzo tipo è utilizzato negli utensili da taglio e nelle linee ferroviarie e l'ultimo tipo è utilizzato nei pistoni e nei cilindri.
Proprietà fisiche di base dell'acciaio
L'acciaio ha una densità di 7.850 kg /m < sup> 3, rendendolo 7,85 volte più denso dell'acqua. Il suo punto di fusione di 1.510 C è superiore a quello della maggior parte dei metalli. In confronto, il punto di fusione del bronzo è di 1.040 C, quello del rame è di 1.083 C, quello della ghisa è di 1.300 C e quello del nichel è di 1.453 C. Il tungsteno, tuttavia, si scioglie a una temperatura di 3.410 C, che non sorprende poiché questo elemento è utilizzato nei filamenti della lampadina.
Il coefficiente di espansione lineare dell'acciaio a 20 C, in μm per metro per grado Celsius, è 11,1, il che rende più resistente alle variazioni delle dimensioni con variazioni di temperatura rispetto a ad esempio, rame (16,7), stagno (21,4) e piombo (29,1).
Acciaio inossidabile
Gli acciai inossidabili sono impiegati nella costruzione quando la resistenza alla corrosione è un vantaggio importante, come per i coltelli che deve mantenere un forte margine. Un altro motivo comune per cui gli acciai inossidabili sono usati sono le loro proprietà ad alta temperatura. In alcuni progetti, la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura è un requisito assoluto, mentre in altri la resistenza alle alte temperature è un'esigenza primaria.
Additivi all'acciaio
Piccole quantità di altri metalli aggiunti all'acciaio cambiare le sue proprietà in modi favorevoli ad alcune applicazioni industriali. Ad esempio, il cobalto risulta in una maggiore permeabilità magnetica e viene utilizzato nei magneti. Il manganese aggiunge forza e durezza e il prodotto è adatto per attraversamenti ferroviari pesanti. Il molibdeno mantiene la sua resistenza alle alte temperature, quindi questo additivo è utile quando si usano punte per trapano. Il nichel e il cromo resistono alla corrosione e vengono solitamente aggiunti nella fabbricazione di strumenti chirurgici in acciaio.
