Gradi di lega di acciaio
Acciaio L'acciaio è uno dei materiali più affidabili al mondo. Può essere utilizzato quotidianamente in edifici, utensili o veicoli. Mentre la maggior parte delle persone pensa che sia composto solo da ferro e carbonio, l'acciaio moderno è molto più complesso. L'acciaio odierno include combinazioni precise di altri elementi per migliorarne resistenza, flessibilità e durata.
Si potrebbe pensare che l'acciaio abbia una formula fissa. In realtà, cambia a seconda di come viene prodotto. Regolando il contenuto di carbonio o aggiungendo leghe come cromo o manganese, il suo comportamento cambia. Questi cambiamenti possono rendere l'acciaio più duro, più duttile o più resistente alla corrosione. Ad esempio, quando si sceglie tra 4130 e 4140 acciaio, è utile sapere come ogni tipo gestisce resistenza e tenacità in modo diverso. Lo stesso vale per l'acciaio inossidabile. 316 e 316L. Sembrano molto simili ma presentano piccole differenze. Ecco perché l'acciaio è adatto a moltissimi settori, dall'edilizia all'industria aerospaziale.
Si pensa comunemente che l'acciaio sia disponibile solo in una o due forme. In realtà, esistono più di 3,500 diversi gradi di acciaio. Ogni grado ha uno scopo industriale specifico. È possibile identificare un grado di acciaio osservando la percentuale di carbonio, i tipi di elementi di lega aggiunti e il modo in cui viene lavorato.
Questo articolo ti fornirà una ripartizione completa di come gradi di leghe di acciaio sono classificati. Esplorerai i quattro principali tipi di acciaio, il ruolo delle diverse qualità di acciaio e come il trattamento termico ne migliori le prestazioni.
4 tipi comuni di gradi di lega di acciaio che dovresti conoscere
In generale, esistono quattro tipi comuni di acciaio. Ogni tipo è costruito con le sue caratteristiche. Tutti i settori industriali lo utilizzano. acciai al carbonio, legati, inossidabili e per utensili. In cosa differiscono l'uno dall'altro? Lo vedremo in dettaglio.
L'acciaio può essere utilizzato in edilizia pesante e strumenti chirurgici, e si adatta rapidamente. Tutte le versioni sono realizzate per soddisfare specifiche esigenze aziendali. Sapere questo ti permette di scegliere la qualità corretta per ogni attività.
Acciai al carbonio
Componenti lavorati in acciaio al carbonio
Acciaio al carbonio è costituito principalmente da ferro e carbonio (fino al 2.1%), con quantità limitate di manganese, silicio e altri elementi residui. Circa 90% dell'acciaio prodotto oggi appartiene a questa categoria. Questo perché è difficile da produrre, accessibile a molte persone e non troppo costoso. Edifici, oleodotti e gasdotti e telai di automobili sono luoghi familiari in cui lo si vede.
Si distinguono tre categorie in base alla quantità di carbonio presente. L'acciaio dolce, talvolta chiamato acciaio a basso tenore di carbonio, contiene fino allo 0.3% di carbonio. Essendo duttile, si presta bene alla saldatura e alla piegatura. Lo si utilizzerà per realizzare strutture, lamiere o telai per mobili.
L'acciaio al carbonio medio comprende tra 0.3% e 0.6% di carbonio. Offre sia resistenza che flessibilità. Per questo motivo, è comune nei motori o in altri tipi di macchinari. L'acciaio ad alto tenore di carbonio è molto tenace perché il suo contenuto di carbonio è superiore allo 0.6%. Tuttavia, non è flessibile come una lama di stiletto e le molle.
Inoltre, è facile da produrre e non ha costi elevati. Per questo motivo, i grandi progetti edili lo utilizzano come materiale principale. Esiste una differenza significativa e voluta tra acciaio dolce e acciaio ad alto tenore di carbonio. (Ulteriori dettagli su Acciaio legato VS acciaio al carbonio)
Acciai legati
Bacchette in acciaio legato
Gli acciai legati contengono acciaio al carbonio e altri elementi come cromo, nichel, rame o alluminio, che solitamente vengono aggiunti. Questi ingredienti alterano il comportamento dell'acciaio quando viene allungato e usurato. La lega aggiunge proprietà protettive, flessibilità e resistenza.
L'acciaio legato è ideale per componenti ad alte prestazioni. I produttori lo utilizzano nell'industria aerospaziale, nei siti petroliferi offshore e in qualsiasi componente che richieda frequenti sostituzioni. È disponibile in diverse qualità, a seconda del lavoro da svolgere.
Sono progettati per svolgere lavori troppo difficili per l'acciaio al carbonio. Questo vale per casi che coinvolgono caldo, freddo, situazioni di forza impegnative e molti altri usi. L'acciaio legato si distingue per la sua durevolezza.
Acciai Inossidabili
Tubi in acciaio inox
L'acciaio deve essere in grado di resistere alle intemperie. In questo caso, si può contare sull'acciaio inossidabile. Ha 10–20% cromo nella sua composizione. Nichel e silicio sono sostanze che rendono il titanio resistente alla corrosione.
Si distingue tra gli acciai perché resiste molto bene alla corrosione. Pertanto, si comporta bene all'esterno. Si trova solitamente su ponti, ferrovie e tetti. L'aria salata o la pioggia non corrodono l'acciaio inossidabile.
L'acciaio inossidabile 304 è ampiamente utilizzato in molti settori industriali. Protegge cablaggi e componenti sottoposti a condizioni estreme. Questo lo rende presente anche in molti dispositivi elettrici.
La ragione principale per cui questo acciaio viene utilizzato non è sempre la sua capacità di resistere alle intemperie. Gli strumenti chirurgici e le attrezzature ospedaliere sono realizzati in acciaio inossidabile. È facile da pulire; non è un ambiente favorevole alla proliferazione batterica. Ecco perché molte aziende alimentari, farmaceutiche e mediche si affidano alla chimica.
Acciai per utensili
Parti lavorate in acciaio per utensili
Acciaio per utensili viene utilizzato per lavori impegnativi come la produzione di utensili da taglio, punzoni e matrici. La sua lucentezza appare in utensili come seghe, smerigliatrici e presse. Gli acciai per utensili possono deformarsi ad alte temperature; i gradi per lavorazioni a caldo (ad esempio, H13) resistono alla deformazione fino a ~540 °C (1000 °F), non indefinitamente. Ciò è dovuto all'aggiunta di elementi metallici come tungsteno, cobalto e molibdeno.
L'acciaio per utensili resiste all'usura che degrada rapidamente altri metalli. È robusto e durevole e mantiene un filo affilato a lungo. Utensili da taglio come utensili manuali, matrici e punte da trapano dipendono da esso. Il lavoro quotidiano di precisione nelle fabbriche è reso possibile grazie al suo aiuto.
Una pressione o una sollecitazione normali non rompono facilmente l'acciaio per utensili. Non forma ammaccature, crepe o deformazioni. Per questo motivo viene utilizzato con sicurezza nell'industria pesante e manifatturiera.
Vedi anche: Acciaio legato VS acciaio inossidabile
Sistema di classificazione dell'acciaio
Classificazione dei gradi di lega di acciaio
I sistemi di classificazione dell'acciaio consentono di classificare l'acciaio per tipologia. L'acciaio viene raggruppato in base al suo utilizzo. Raffreddare l'acciaio in un certo modo può modificarne la resistenza. Pertanto, due lamiere d'acciaio possono avere la stessa lega e ottenere comunque gradi diversi a causa del trattamento termico.
Nel sistema ASTM, i gradi vengono identificati utilizzando una combinazione di lettere e numeri. Il prefisso "A" dell'ASTM indica i materiali ferrosi, mentre "SA" indica gli acciai inossidabili/legati per applicazioni aerospaziali. Ogni metallo ha un numero che ne indica le proprietà. Per questo motivo, diventa più facile scegliere l'acciaio giusto per diversi scopi.
A codice a quattro cifre viene utilizzato invece nel Sistema SAE. Le prime due cifre indicano il tipo di lega utilizzata. Le ultime due cifre indicano il contenuto di carbonio in centesimi di percentuale (ad esempio, 4140 = 0.40% C). Questo indica immediatamente la capacità di lavorazione dell'acciaio.
Questi sistemi di classificazione sono utilizzati in molti settori. Chi lavora in ambito scientifico, ingegneristico e manifatturiero li utilizza quotidianamente. Grazie agli standard, la composizione del materiale viene mantenuta uniforme e inequivocabile. Inoltre, indicano come l'acciaio deve essere fabbricato o applicato. Per saperne di più:Steel Fabrication
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Vari metodi di trattamento termico dell'acciaio
Il calore viene utilizzato per modificare le proprietà dell'acciaio. Diversi metodi cercano di sviluppare durezza, duttilità e tenacità nei metalli. Di seguito sono riportati i trattamenti termici più critici.
Sferoidizzazione
Riscaldamento dell'acciaio al carbonio a 1290 ° F (699 ° C) per 30 ore La cementite, che un tempo si presentava a strati, ora si presenta sotto forma di minuscole sfere. L'acciaio diventa più tenero e più facilmente modellabile. Questo metodo è stato spesso applicato per migliorare la lavorazione e la formatura. L'acciaio dolce viene migliorato soprattutto dal processo di sferoidizzazione.
Ricottura completa
Ricottura completa
La ricottura dell'acciaio al carbonio significa riscaldarlo molto vicino al suo punto di temperatura critico. Dopo averlo lasciato riposare per un'ora, lo si raffredda delicatamente. Poiché l'acciaio si raffredda lentamente, si forma una struttura perlitica grossolana. Si ottiene un acciaio flessibile che non subisce sollecitazioni interne.
Ricottura di processo
Ricottura dell'acciaio
La ricottura di processo elimina lo stress causato dalla lavorazione a freddo nell'acciaio a basso tenore di carbonio. Il processo dura un'ora, poiché il metallo viene riscaldato tra 550-650 °C (1022-1202 °F), al di sotto della temperatura critica inferiore. Riorganizza la struttura dell'acciaio. Raffreddandolo, può essere lavorato e formato più facilmente.
Ricottura isotermica
L'acciaio al carbonio ha un alto contenuto di carbonio. Di solito è ricotto isotermicamenteRiscaldare la sostanza al di sopra della temperatura a cui può essere riscaldata. Mantenere la temperatura, lasciarla raffreddare fino al punto critico inferiore e mantenerla a tale temperatura. Una volta completata la cottura, lasciarla raffreddare gradualmente fino a temperatura ambiente. In questo modo, temperatura e struttura rimangono invariate in tutta la torta.
Normalizzazione
Lasciare che l'acciaio al carbonio si normalizzi alla fase austenitica per un'ora. Il raffreddamento del processo avviene in aria. Questo conferisce all'acciaio una struttura fine con grani perlacei. L'acciaio è resistente in tutti i suoi componenti, quindi può sopportare bene le sollecitazioni.
tempra
Tempra dell'acciaio
Il raffreddamento rapido dell'acciaio mediante tempra avviene dopo il riscaldamento alla temperatura di normalizzazione. È possibile raffreddarlo utilizzando acqua, olio o salamoia. Questo processo produce una struttura martensitica rigida e facile da rompere. Molti utensili da taglio e componenti destinati a durare a lungo vengono realizzati con questo materiale. Nella maggior parte dei casi, l'acciaio temprato viene poi rinvenuto.
Rinvenimento dell'acciaio temprato
Acciaio bonificato
Il rinvenimento conferisce all'acciaio temprato la durezza e la tenacità adeguate. Lo si riscalda a una temperatura critica inferiore. Le temperature di rinvenimento variano da 150 a 650 °C (da 300 a 1200 °F), con temperature più basse che preservano la durezza e temperature più alte che aumentano la tenacità. Rende l'acciaio più resistente e meno soggetto a rotture.
Qual è il miglior grado di acciaio?
Nessun tipo specifico di acciaio è sempre considerato il "migliore" lavorazione dell'acciaio Grado. Molti fattori diversi influenzano la scelta giusta. Ad esempio, elementi come il ruolo dell'acciaio, le sue proprietà meccaniche e fisiche richieste e il vostro investimento.
Alcuni tipi di acciaio sono generalmente considerati i migliori nel loro campo. Gli acciai al carbonio utilizzano spesso i gradi A36, A529, A572, 1020, 1045 e 4130I soliti acciai legati di alta qualità sono 4140, 4150, 4340, 9310 e 52100Tra gli acciai inossidabili, i gradi importanti spesso menzionati sono 304, 316, 410 e 420I migliori gradi di acciai per utensili sono più spesso D2, H13 e M2.
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Componenti lavorati in acciaio legato 4140
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1018 contro 4140 Acciaio
Considerazioni finali
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FAQ
D1. Quali sono i gradi di acciaio legato?
L'acciaio legato è disponibile nei gradi 4140, 4340, 8620, 1215 e 6150. Questi gradi differiscono in base alla composizione e alle proprietà meccaniche e sono progettati per applicazioni industriali specifiche.
D2. Quali sono i quattro tipi di acciaio legato?
Le principali categorie di acciai legati sono: acciai bassolegati (≤8% di elementi di lega), acciai altolegati (>8% di elementi di lega), acciai microlegati (aggiunte di Nb/V/Ti) e acciai ad altissima resistenza.
D3. Qual è l'acciaio legato più resistente?
L'acciaio Maraging è considerato uno degli acciai legati più resistenti, noto per la sua elevatissima resistenza e tenacità. Altri tipi resistenti includono l'acciaio 300M e 4340, spesso utilizzati nel settore aerospaziale e della difesa.
D4. Per cosa viene comunemente utilizzato l'acciaio 4140?
L'acciaio 4140 è ampiamente utilizzato in componenti automobilistici e industriali come ingranaggi, alberi e utensili. Offre un buon equilibrio tra resistenza, tenacità e lavorabilità dopo il trattamento termico.
D5. Qual è più resistente, l'acciaio 12.9 o il 10.9?
L'acciaio di grado 12.9 è più resistente del 10.9. Ha una maggiore resistenza alla trazione (fino a 1,220 MPa), rendendolo più adatto ad applicazioni ad alto stress come attrezzature pesanti e dispositivi di fissaggio strutturali.