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Classificazione in base al tenore di carbonio

Il carbonio si presenta esclusivamente sotto forma di cementite o carburo di ferro. Le particelle di cementite presenti nella microstruttura dell'acciaio, in determinate condizioni, bloccano gli scorrimenti delle dislocazioni, conferendo all'acciaio caratteristiche meccaniche migliori di quelle del ferro puro.

Gli acciai sono leghe sempre plastiche a caldo, cioè fucinabili, a differenza delle ghise. In base al tasso di carbonio gli acciai si dividono in:

  • extra dolci: carbonio compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%;
  • dolci: carbonio compreso tra lo 0,15% e lo 0,25%
  • semidolci: carbonio compreso tra lo 0,25% e lo 0,40%;
  • semiduri: carbonio tra lo 0,40% e lo 0,60%;
  • duri: carbonio tra lo 0,60% e lo 0,70%;
  • durissimi: carbonio tra lo 0,70% e lo 0,80%;
  • extraduri: carbonio tra lo 0,80% e lo 0,85%.

Gli acciai dolci sono i più comuni e meno pregiati.[5][6]

Classificazione in base ai tenori di altri leganti

Oltre al carbonio possono essere presenti degli ulteriori elementi alliganti aggiunti per lo più sotto forma di ferroleghe. In base alla composizione chimica gli acciai si possono distinguere in quattro gruppi:

  • acciai non legati sono acciai nel quale i tenori degli elementi di lega rientrano nei limiti indicati dal prospetto I della UNI EN 10020;
  • acciai legati sono acciai per i quali almeno un limite indicato del suddetto prospetto I viene superato.

Per convenzione gli acciai legati si suddividono in:

  • bassolegati: nessun elemento al di sopra del 5%,
  • altolegati: almeno un elemento di lega al di sopra del 5%.

Elementi di lega e proprietà dell'acciaio

Gli elementi di lega, naturalmente presenti nell'acciaio o aggiunti per conferire caratteristiche specifiche, determinano alcune modifiche delle proprietà chimico/fisiche del materiale, quali ad esempio:

  • fosforo (massima percentuale tollerata 0,05%) e zolfo (massima percentuale tollerata 0,05%):
riducono la tenacità dell'acciaio;
favorisce la fragilità, nocivo in tenori superiori a 2 ppm;
induce la formazione di fiocchi;
riduce la lavorabilità a caldo;
abbassa le caratteristiche meccaniche;
promuove l'invecchiamento dell'acciaio al carbonio;
aumenta la resistenza al pitting negli acciai inossidabili (coefficiente 16 nella formula di calcolo del PREN);
aumenta la resistenza meccanica degli acciai inossidabili;
stabilizza l'austenite negli acciai inossidabili;
  • manganese (massima percentuale tollerata 0,8%):
agisce come desolforante e disossidante;
in alte percentuali aumenta il tasso di incrudimento;
disossidante;
affinante del grano;
  • silicio (massima percentuale tollerata 0,4%):
disossidante;
disossidante;
il Titanio denitrurante;il Niobio nitrurante durante la conversione in A.O.D.
affinante del grano;
previene la corrosione intergranulare negli acciai inox;
essenziali negli acciai indurenti per precipitazione
aumentano la resistenza meccanica;
aumentano la resistenza a fatica;
aumentano la resistenza a corrosione;
aumentano la resistenza all'usura;
aumenta la temprabilità;
aumenta la resistenza a caldo;
aumenta la durezza a caldo e la resistenza all'usura;
aumenta la resistenza alla corrosione degli acciai inox, in particolare la resistenza al pitting (coefficiente 3,3 nella formula di calcolo del PREN);
aumenta la resistenza meccanica ad alta temperatura;
viene utilizzato con concentrazioni notevoli (9% circa) per produrre acciai per utensili;
aumenta la temprabilità;
aumenta la resistenza all'usura;
aumenta la stabilità al rinvenimento;
con concentrazioni superiori al 12% è utilizzato negli acciai inossidabili ferritici e martensitici;
aumenta la resistenza al "pitting" (Coefficiente 1 nella formula di calcolo del PREN);
aumenta la resistenza e la durezza dopo la bonifica;
aumenta di poco la temprabilità;
partecipa alla resistenza alla corrosione dell'acciaio inox, dove raggiunge percentuali molto elevate (25% circa);
aumenta la resistenza meccanica e la resistenza all'usura;
aumenta la resistenza all'usura e la durezza;
è impiegato con tenori che vanno dal 13 al 25% negli acciai rapidi per utensili;
può provocare cricche a seguito di lavorazioni a caldo;
migliora la resistenza alla corrosione (acciaio Corten);
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