Di David Sandoval — Aggiornato il 30 agosto 2022
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L'acciaio è una lega ferro-carbonio arricchita con altri metalli o non metalli. Poiché è una miscela, non ha una formula chimica fissa. Il tipo di acciaio è definito dalla sua composizione elementare, ad esempio acciaio al carbonio, acciaio inossidabile o acciaio al tungsteno.
Il ferro, un metallo moderatamente reattivo, si lega facilmente con i non metalli come l'ossigeno e il carbonio. In natura, il ferro si trova nei minerali minerali e viene estratto mediante riscaldamento con un agente riducente come il monossido di carbonio, producendo ferro metallico. Questo ferro viene poi legato al carbonio per creare la matrice fondamentale dell'acciaio.
Il contenuto tipico di carbonio nell'acciaio commerciale varia dallo 0,15% allo 0,30%. Questa gamma bilancia resistenza e duttilità:un contenuto di carbonio più elevato aumenta la durezza e la resistenza alla trazione ma riduce la duttilità, mentre un contenuto di carbonio inferiore produce una lega più malleabile adatta alla saldatura e alla formatura.
Una volta stabilito il rapporto ferro-carbonio, vengono aggiunti ulteriori elementi per personalizzare le proprietà dell’acciaio. Ad esempio, l'acciaio inossidabile incorpora cromo (solitamente 10-20%) e talvolta nichel o manganese per migliorare la resistenza alla corrosione e mantenere la tenacità alle basse temperature.
Oltre all'acciaio dolce, i gradi strutturali spesso includono elementi come manganese e niobio per aumentare la resistenza, oppure cromo, nichel e rame per ridurre la suscettibilità alla ruggine. Gli acciai avanzati possono contenere molibdeno, vanadio, tungsteno o titanio per migliorare attributi specifici come la resistenza all'usura o le prestazioni alle alte temperature.
Anche la protezione superficiale è comune:la zincatura (rivestimento con zinco fuso) e la galvanica (deposizione elettrica di uno strato protettivo) proteggono ulteriormente l'acciaio dalla corrosione in ambienti difficili.
Queste variazioni compositive consentono agli ingegneri di selezionare l'esatto tipo di acciaio richiesto per qualsiasi cosa, dalle strutture dei grattacieli ai componenti automobilistici.
