Acciaio

14.L’acciaio

Materiali metallici-> costituiti da metallo o da leghe, ricavati dalla lavorazione di minerali

attraverso vari processi metallurgici.

Sono caratterizzati da una struttura crostallina compatta e omogenea, che li assimila a corpi

isotropi, cioè con le stesse caratteristiche fisiche in ogni direzione dello spazio.

I materiali sono soprattutto sotto forma di leghe, cioè combinazioni di due o più elementi

In relazione alla loro natura, i materiali metallici possono essere ferrosi e non ferrosi.

Materiali metallici:

● ferrosi-> ghise, acciai, ferro dolce

● non ferrosi-> alluminio e le sue leghe, rame e sue leghe, piombo, cromo, nichel, zinco,

stagno, magnesio, titanio.

Caratteristiche dei materiali metallici

ISOTROPIA: fa si che i materiali metallici siano resistenti in modo simile rispetto a qualsiasi

sollecitazione e in ogni loro parte.

RESISTENZA MECCANICA: rende i metalli particolarmente adatti all’impiego come materiali

strutturali

TECNICITÀ: indica la resistenza alla rottura, in particolare la capacità di assorbire energia,

spendendola nella sua deformazione. La scarsa tecnicità di un materiale può portare ad una

rottura di tipo fragile.

Altra caratteristica è di poter essere sottoposti a fusione e miscelazione con altri metalli.

Dalla materia prima ai semilavorati

Il ferro è un metallo estratto dai minerali: è necessario rimuovere le impurità per riduzione

chimica del minerale.

È uno degli elementi più comuni sulla terra. La maggior parte si trova in minerali costituiti dai suoi

ossidi.

Ghisa/acciaio= minerale di ferro+carbon coke+ fondente.

Ghisa e acciaio

GHISA: primo prodotto siderurgico utilizzato in edilizia per le sue caratteristiche di lavorabilità e

di buona resistenza alla compressione. Ha sostituito elementi in pietra e legno.

ACCIAIO: grazie a un rapporto alto tra resistenza meccanica e peso specifico può essere

impiegato per realizzare opere più leggere di quelle in cls e muratura portante, con minor

impiego di materiale e minor carico sulle fondazioni.

Ciclo di produzione acciaio e ghisa

Produzione di acciaio:

● ciclo integrale o da minerale (lungo)

● ciclo elettrico o da rottame (corto)

Processo lungo:

Nella produzione tradizionale, l’acciaio si ottiene a partire dalla ghisa liquida, cui vengono

aggiunti altri materiali che servono a far addensare le impurità sotto forma di scorie, e renderle

facilmente asportabili.

Le apparecchiature possono essere forni di martin-siemens, convertitori o forni elettrici.

La produzione della ghisa si effettua nell’altoforno.

Il coke si ottiene dal carbone mediante un processo di riscaldamento in assenza di aria. Il

fondente può essere sabbia silicica o calcare: ha lo scopo di abbassare la temperatura di fusione.

L’altoforno viene caricato dall’alto con una miscela di coke, minerali di ferro e calcare. Il calore

sviluppato dalla combustione, innesca una reazione chimica fra il carbonio del coke e l’ossigeno

degli ossidi di ferro.

Il ferro si lega con una parte di carbonio e forma ghisa fusa, che cola verso il basso. La ghisa

viene estratta dal basso, mentre un diverso canale permette di recuperare le scorie per avviarle a

fasi successive del ciclo siderurgico.

Ciclo dei rottami e forno elettrico:

l’acciaio è ottenuto dalla fusione dei rottami di ferro, preparati e selezionati per evitare

inconvenienti.

La fusione avviene nel forno:

– forno ad arco

– forno ad induzione

Lavorazioni mediante deformazione plastica per la formatura dei semilavorati

LAMINAZIONE: materiale costretto a passare tra due cilindri rotanti in senso inverso e si

trasforma in lamina. Si sfrutta la “malleabilità”.

TRAFILATURA: far passare una barra in un foro di sezione più piccola. La barra è sottoposta allo

sforzo di trazione, sfruttando la duttilità.

FUCINATURA: I materiali a caldo vengono deformati per mezzo di urti o pressioni con martelli

ESTRUSIONE: consiste nel costringere il materiale a passare attraverso un’apertura detta

matrice. Il materiale è sottoposto a sforzo di compressione e assume forma e dimensioni della

matrice.

STAMPAGGIO: i materiali vengono deformati per mezzo di urti o pressioni

IMBUTITURA: i materiali a freddo vengono deformati per mezzo di urti o pressioni con magli o

presse

Proprietà dell’acciaio

Dipendono da:

● percentuale di carbonio

● tipo e proporzione degli elementi aggiuntivi in lega, che conferiscono certe proprietà

● trattamenti termici applicati

● tipi di lavorazione per deformazione plastica applicata

La percentuale massima di carbonio negli acciai è 2%.

Definizione e classificazione tipi di acciaio-uni en 10020

ACCIAI LEGATI: qualsiasi acciaio per il quale almeno un limite nella tabella venga superato anche

solo per un elemento

ACCIAI NON LEGATI: nel quale i tenori della composizione chimica rientrano nei limiti indicati nel

prospetto della tabella