Classificazione e designazione convenzionale degli acciai Leggere l’acciaio L’acciaio da costruzione App.: Designazione convenzionale delle ghise Prof. Giorgio POLI Univ. Modena e Reggio Emilia poli.giorgio@unimore.it

LEGGERE L’ACCIAIO Classificazione e designazione convenzionale

NORME DI CARATTERE GENERALE definizioni e classificazioni UNI EN 10020 - Definizione e classificazione dei tipi di acciaio sistemi di designazione UNI EN 10027 - Sistemi di designazione degli acciai: Designazione alfanumerica o numerica

DEFINIZIONE DA UNI EN 10020 Acciai non legati È considerato come acciaio non legato qualsiasi acciaio nel quale i tenori della composizione chimica rientrino nei limiti indicati nel prospetto della seguente tabella:

DEFINIZIONE DA UNI EN 10020 Acciai legati È considerato come acciaio legato qualsiasi acciaio per il quale almeno un limite indicato nella tabella precedente venga superato anche solo per un elemento. Convenzione: Acciaio bassolegato: nessun elemento al di sopra di 5% Acciaio altolegato: almeno un elemento al di sopra di 5%

Classificazione degli acciai per applicazione: DA UNI EN 10020 Classificazione degli acciai per applicazione: Uso generale di base di qualità Speciali da costruzione da bonifica autotempranti da cementazione da nitrurazione per molle per cuscinetti Da utensile per lavorazioni a freddo per lavorazioni a caldo Rapidi Inossidabili Austenitici Ferritici Martensitici Duplex PH

DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI DA UNI EN 10027 Gli acciai sono identificati in funzione dell’impiego finale quando le caratteristiche iniziali non vengono sostanzialmente modificate dalle lavorazioni successive della composizione chimica quando le caratteristiche per l’impiego vengono conferite dalla trasformazione nel manufatto finito per l’uso

UNI EN 10027 sostituisce UNI EU 27 Richiamo a UNI EU 27: Fe + simbolo + proprietà meccanica + altre indicazioni Non obbligatorio A,B,C,D tendenza decrescente alla frattura fragile Elementi aggiunti ecc. Rm o Reh (MPa) minimo garantito Non obbligatorio G: acciaio per getti ecc. Esempi: Fe 410 Pb, Fe G 450, Fe 410 D

a) Designazione alfanumerica DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione dell’impiego finale a) Designazione alfanumerica b) Designazione numerica (o sequenziale)

a) Designazione alfanumerica DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione dell’impiego finale a) Designazione alfanumerica Prima del simbolo può essere presente la lettera G per indicare acciaio per getti 1 – simbolo che identifica l’impiego S = acciai per impieghi strutturali P= acciai per impieghi in pressione L= acciai per tubazione E= acciai per costruzioni meccaniche B= acciai per cemento armato Y= acciai per cemento armato precompresso R= acciai per rotaie H= acciai ad alta resistenza per imbutitura a freddo D= acciai per formatura a freddo T= acciai per banda (per imballaggio) M= acciai magnetici

2 – valore della caratteristica principale in funzione dell’impiego DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione dell’impiego finale DA UNI EN 10027 2 – valore della caratteristica principale in funzione dell’impiego carico unitario di snervamento minimo prescritto per spessori 16 mm, in N/mm2 Carico unitario di rottura minimo prescritto in N/mm2 (per Y e R) Casi particolari: Valore di proprietà magnetica per M durezza 3 – altre indicazioni (obbligatorie o a discrezione)

Classificazione degli acciai da costruzione secondo le norme EN 10027 e EN 10025 - simbolo “S” : Acciai per impieghi strutturali - carico unitario di snervamento minimo Rh o Rp prescritto per spessori 16 mm, in N/mm2 - J, K, L: resilienza rispettivamente di 27, 40, 60 J; - lettera o numero indicante la temperatura della prova di resilienza: R = temperatura +23° ±5° 0 = temperatura 0° 2 = temperatura -20° - G3 e G4 = Stato di fornitura (discrezione del produttore)

in funzione dell’impiego finale DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione dell’impiego finale Acciaio S235J0 UNI EN 10025 S = acciaio da costruzione 235 = carico unitario di snervamento minimo in N/mm2 a 20 °C per spessore fino a 16 mm J0 = resilienza minima Kv a 0°C di 27J

A • B C D E b) Designazione numerica (o sequenziale) A: tipo di lega 1: Acciai 2: Metalli pesanti escluso l’acciaio (ad es. Rame e leghe di Rame) 3: Metalli leggeri (ad es. Alluminio e leghe di alluminio, Titanio e leghe di Titanio,....) Fino a 9: altri materiali BC: gruppo DE: tipo

Gli acciai sono identificati con il numero 1.XXYY(ZZ) DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI Designazione numerica UNI EN10027-2 Gli acciai sono identificati con il numero 1.XXYY(ZZ) 1. = acciaio XX= classificazione per composizione chimica o impiego YY= numerazione progressiva nella stessa classe ZZ= possibile estensione in futuro

Esempi: 1.0037: acciaio non legato (S235JR o Fe360B) 1.0114: acciaio di qualità (S235J0 o Fe360C) 1.4306: acciaio inossidabile (AISI 304L; X2CrNi19-11) 1.4401: acciaio inossidabile (AISI 316; X4CrNiMo17-12-2)

Alcune designazioni equivalenti per acciai da costruzione EN 10027-1 EN10027-2 EU 27 S185 1.0035 Fe 320 S235JR 1.0037 Fe 360 B S235J0 1.0114 Fe 360 C S235J2G3 1.0116 Fe 360 D S275JR 1.0044 Fe 430 B S275J0 1.0143 Fe 430 C S275J2G3 1.0144 Fe 430 D S355JR 1.0045 Fe 510 B S355J0 1.0553 Fe 510 C S355J2G3 1.0570 Fe 510 D E295 1.0050 Fe 490 E335 1.0060 Fe 590 E360 1.0070 Fe 690

Acciai non legati (al carbonio): DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica Acciai non legati (al carbonio): C % di C x 100 Esempi: C10 acciaio da carbocementazione C40, C80, C120 …….

Acciai bassolegati: % di C x 100 DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica Acciai bassolegati: % di C x 100 Simbolo chimico degli elementi aggiunti (in ordine di quantità) % del primo elemento x fattore moltiplicativo

FATTORI MOLTIPLICATIVI moltiplicatore elementi 4 Co, Cr, Mn, Ni, Si, W 10 Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 100 Ce, N, P, S 1000 B

34CrMo4 UNI EN 10083-1 (acciaio da bonifica) DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica ESEMPIO: 34CrMo4 UNI EN 10083-1 (acciaio da bonifica) 34 = contenuto medio di C x100 Cr = cromo 1% Mo = molibdeno 0,20 %

Acciai altolegati X % di C x 100 DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica Acciai altolegati X % di C x 100 Simboli chimici (in ordine di quantità decrescente) % degli elementi di lega (senza separazione o con un punto) Esempi: X2CrNi1911 : acciaio inossidabile (AISI 304L; 1.4306) X4CrNiMo17.12.2 : acciaio inossidabile (AISI 316 ; 1.4401)

Il caso particolare: gli acciai rapidi HS DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica Il caso particolare: gli acciai rapidi HS Numeri indicanti la % di W, Mo, V, Co (in questo ordine) separati da un trattino HS 18-0-1 : acciaio rapido 18% W, 1% V Vecchia equivalenza: X78WV18.1KU

la composizione chimica LEGGERE L’ACCIAIO la composizione chimica

composizione chimica (%) di un acciaio per costruzione colata C Mn Si P S Al Nmax numero 0,.. .,.. 0,0.. 0.00..  

FOSFORO ZOLFO di norma associato al minerale di ferro riduce la tenacità dell’acciaio può essere aggiunto per migliorare la truciolabilità alle macchine utensili ZOLFO di norma deriva dal coke, raramente dal minerale nocivo poiché riduce la tenacità dell’acciaio aggiunto negli acciai per impieghi meccanici per migliorare la lavorabilità alle macchine utensili (acciai risolforati)

IDROGENO Viene inglobato durante la colata, o nei trattamenti superficiali per via elettrochimica nocivo in tenori maggiori di 2 ppm induce la formazione di fiocchi Eliminazione con i moderni procedimenti di fabbricazione dell’acciaio (trattamento fuori forno). OSSIGENO Inglobato durante la produzione dell’acciaio nocivo perché riduce la lavorabilità a caldo abbassa le caratteristiche meccaniche essenziale è la disossidazione dell’acciaio

AZOTO sempre presente in tenori tra 0,003 a 0,015 %, poiché assorbito durante il processo produttivo. promuove il fenomeno dell’invecchiamento degli acciai al C Aggiunto in acciai speciali (inossidabili) per: Stabilizzare l’austenite (al posto di Ni negli acciai biocompatibili) Aumentare le proprietà meccaniche (indurimento per precipitazione) Aumentare la resistenza a corrosione (pitting)

RAME STAGNO Deriva dalla rifusione del rottame. nocivo perché nelle lavorazioni a caldo si localizza in superficie e può provocare cricche. aggiunto intenzionalmente per migliorare la resistenza all’ossidazione atmosferica (acciai tipo CORTEN). STAGNO deriva dal rottame. nocivo poiché: infragilisce l’acciaio nella lavorazione a caldo favorisce la fragilità di rinvenimento

LEGGERE L’ACCIAIO da costruzione Le proprietà

…sono gli acciai più usati… (85-90 % del totale) Acciai da costruzione di uso generale Impieghi sotto sollecitazione statica o dinamica senza rottura o deformazione oltre valori prestabiliti Non si richiede composizione chimica specifica ma valori minimi delle proprietà meccaniche Progettazione secondo i metodi della meccanica classica: (Rp, Rm, Lf x fsicur) Di solito posti in opera senza trattamento termico …sono gli acciai più usati… (85-90 % del totale)

Caratteristiche di riferimento Acciai da costruzione di uso generale Caratteristiche di riferimento RESISTENZA MECCANICA DEFORMABILITÀ A CALDO ED A FREDDO RESILIENZA SALDABILITÀ

RESISTENZA MECCANICA Capacità del materiale a resistere alle sollecitazioni di servizio senza rompersi o deformarsi oltre limiti stabiliti dall’impiego misura con la prova di trazione per determinare: Carico unitario di resistenza a trazione Rm in MPa (N/mm2) carico unitario di snervamento RH o di scostamento dalla proporzionalità Rp 0,2 in MPa (N/mm2) Allungamento dopo rottura A in %

DEFORMABILITÀ Attitudine del materiale alla formatura a caldo o a freddo senza rotture misura con: Rapporto Limite di elasticità /Carico unitario a rottura Prova di imbutitura Prova di deformabilità a caldo

RESILIENZA Quantità di energia da fornire al materiale per romperlo tramite urto misura con la prova di resilienza: Kv in Joule La resilienza diminuisce al diminuire della temperatura La resilienza è una proprietà anisotropa (prodotti piani)

Condizione per saldatura in officine e in campo con tecniche standard SALDABILITÀ attitudine del materiale alla giunzione, con o senza apporto di altri materiali, senza fessurazione e mantenendo le proprie caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche Dipende dalla composizione chimica Condizione per saldatura in officine e in campo con tecniche standard C equiv. < 0.25%C C equiv.= C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15

Estratto da catalogo TenarisDalmine

Estratto da catalogo TenarisDalmine

Estratto da catalogo TenarisDalmine

Acciai speciali da costruzione normalizzati (2000) CLASSE TABELLE UNI EN o UNI N° ACCIAI Bonifica (e tempra superficiale) 10083/1/2 7847 60 Cementazione 7846 13 Nitrurazione 8077 4 Molle 7064 3545 15 Autotempranti 10083/1 1 Cuscinetti volventi 3097 14 Lav. alta velocità 3

Classificazione delle ghise Classificazione: norma UNI EN 10001 ghise gregge legate ghise gregge non legate ghise da affinazione ghise da fonderia o in getti • ghise grigie • ghise malleabili • ghise sferoidali

DESIGNAZIONE GHISE PER GETTI prefisso EN seguito da un trattino lettera G per indicare “in getti” lettera J per indicare “ghisa” lettera indicativa della struttura della grafite: L per indicare la grafite lamellare (ghisa grigia) M per indicare la grafite globulare (ghisa malleabile) W a cuore bianco B a cuore nero S per indicare la grafite nodulare (ghisa sferoidale) un numero, separato da un trattino, per indicare il carico unitario a rottura F. un numero, facoltativo e separato da un trattino, per indicare l’allungamento percentuale garantito

ESEMPI DI DESIGNAZIONE EN–GJL–100 ghisa grigia lamellare con carico unitario di rottura a trazione Rm > 100 MPa EN–GJS–400–15 ghisa sferoidale con carico unitario di rottura a trazione Rm > 400 MPa ed allungamento a rottura del 15% EN–GJMW–360–12 ghisa malleabile a cuore bianco con carico unitario di rottura a trazione Rm > 360 MPa ed allungamento a rottura del 12% EN–GJMB–550–4 ghisa malleabile a cuore nero con carico unitario di rottura a trazione Rm > 550 MPa ed allungamento a rottura del 4%