Definizione, composizione tipologia e classificazione degli acciai.

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1 Definizione, composizione tipologia e classificazione degli acciai

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3 Fase chiara: ferrite

4 Fase chiara: ferrite proeutettoidica

5 Fase chiara: cementite proeutettoidica

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12 Definizione e composizione degli acciai Lega ferro-carbonio in cui il tenore di carbonio è inferiore al 2.0 % in peso. In realtà è una lega complessa nella quale sono sempre presenti altri elementi in quantità non trascurabile ed il carbonio raramente supera 1.2% peso. In generale sono ipoeutettoidici (i.e. C minore 0.8 % peso). Le prprietà dipendono dal processo di fabbricazione, composizione chimica, trattamenti termici, termomeccanici e termochimici. Elementi sempre presenti negli acciai Si, Mn: volutamente aggiunti durante la fabbricazione come disossidanti (SiO 2, non deleterio)e desolforanti (MnS) (0.05-0.31 % e 0.03-1 %, rispettivamente). Eccesso di Si, si ritrova in soluzione solida nella ferrite. Eccesso di Mn si ritrova nel carburo misto (Fe, Mn) 3 C. S: proviene dal minerale di partenza, tende a segregare a bordo di grano formando FeS eutettico, liquido alle usuali temperature di laminazione a caldo. Determina fragilità per decoesione intergranulare, durante la formatura a caldo. In presenza di Mn, si forma MnS ad alto punto di fusione, non critico per la fragilità a caldo ma genera inclusioni. Quindi contenuto di S va ridotto entro limiti fissati a seconda del tipo di acciaio, da 0.05% a 2 ppm. P: sotto 0.035% in genere, riduce tenacità e deformabilità, solubile nella ferrite. Inclusioni non metalliche impurezze che non fanno parte della struttura della matrice metallica e non possiedono le proprietà fisiche tipiche dei metalli. Endogene (da reazioni nell’acciaio fuso, ossidi e solfuri) ed esogene (particelle estranee provenienti dal refrattario o da scorie). Elementi interstiziali H, N, O (interstiziali, provenienti dall’atmosfera, determinano fragilità) Elementi volutamente aggiunti per ottenere specifiche proprietà.

13 Fe-S Fe-P

14 Tipologie di acciai Ci sono migliaia di diversi acciai, raggruppati in base all’applicazione a cui sono destinati: acciai per uso generale (di base o di qualità) acciai da costruzione (da bonifica, da cementazione, da nitrurazione, per molle, autotempranti) acciai per cuscinetti acciai per utensili (rapidi, per lavorazioni a freddo, per lavorazioni a caldo)

15 Classificazione degli acciai Acciai al carbonio acciai che contengono solo impurezze residue (in genere minore 1%), si suddividono in: acciai ipoeutettoidici acciai eutettoidici acciai ipereutettoidici Acciai comuni o acciai normali al carbonio si dividono in: acciai extra-dolci (bassissimo contenuto di C, 0.05-0.15 % peso) acciai dolci (basso contenuto di C, 0.15-0.30 % peso) acciai semidolci (medio contenuto di C, 0.30-0.60 % peso) acciai duri (elevato contenuto di C, 0.60-1.40 % peso) acciai extra-duri (C maggiore di 1.40 % peso) Acciai speciali o legati: acciai contenenti alliganti specifici in quantità ben definita (i.e. Mn, Ni, Cr, Mo) Acciai bassolegati: contenuto alliganti minore 5 % peso Acciai altolegati: contenuto di almeno un alligante maggiore 5% peso (i.e. acciai inox) Acciai inox (Cr minimo 10.5 % peso, EN 10088-1) si suddividono in: acciai inossidabili austenitici acciai inossidabili austeno-ferritici (o duplex) acciai inossidabili ferritici acciai inossidabili martensitici

16 Designazione convenzionale degli acciai Norme degli enti di unificazione dei vari paesi: AISI, SAE, ASTM,UNS, AA (per Stati Uniti) EN (Europa, UNI è ente unificatore per l’Italia) UNI EN 10027-1 Sistema di designazione degli acciai:parte 1-designazione simbolica UNI EN 10027-2 Sistema di designazione degli acciai:parte 2-designazione numerica

17 Designazione degli acciai EN UNI 10027-1 combinazione di lettere e numeri, acciai sono classificati in due gruppi: Gruppo 1 acciai definiti in funzione dell’applicazione, delle proprietà meccaniche o fisiche. Ciascun acciaio è contrassegnato da una lettera che ne indica l’impiego (i.e. S strutturale, B cemento armato, Y cemento armato precompresso, L tubazioni, P apparecchiature a pressione), dal valore di una caratteristica particolare (in genere minimo carico di snervamento in MPa), eventuali simboli addizionali che indicano altre proprietà. Esempi S420ML: acciaio strutturale (S), carico di snervamento minimo 420 MPa (420), laminabile a caldo (M) ed insensibile alla frattura fragile nell’intervallo (-50°C – 20°C). B500A e B500B. acciaio per cemento armato (B), carico di snervamento minimo 500 MPa (500), A (duttile), B (elevata duttilità).

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19 Gruppo 2 acciai definiti in base alla composizione chimica, si distinguono quattro tipologie: acciai non legati con tenore di Mn minore 1% peso (lettera C, seguita dal tenore in % peso di carbonio moltiplicato 100) Esempio C40 (0.4% carbonio) acciai non legati con tenore di Mn superiore a 1% peso e acciai legati con alliganti inferiore al 5% in peso (come i precedenti, segue tenore alliganti moltiplicato per un fattore che dipende dall’elemento. Alliganti il cui tenore è inferiore ad dato tenore non vengono citati ) Esempio C38CrNiMo4-2-3 (C 0.38%, Cr 1%, Ni 0.5%, Mo 0.3%) acciai legati con tenore alliganti superiore al 5% in peso (lettera X, simbolo elementi in lega, tenore senza fattore moltiplicativo ) Esempio X2CrNi18-9, 0.02%peso di carbonio(2), 18% peso di cromo(18) e 9% peso di nichel (9) X8CrNi18-8, 0.08%peso carbonio(8), 18% peso di cromo (18) e 8% peso di nichel (8) acciai rapidi lettere HS seguita tal tenore elementi in lega Cr,Co,Mn,Ni,Si,W4 Al, Be,Cu,Mo,Nb,Pb,Ta,Ti,V,Zr10 Ce,N,P,S100 B1000 BCrCuMnMoNiSiV 0.0010.250.410.10.5 0.06

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21 EN 10027-2 classificazione numerica dei metalli con sigle numeriche. Per tutti gli acciai il primo numero è 1, seguito da un punto e quattro/cinque cifre. Le prime due cifre indicano la classe di appartenenza, le successive due/tre la percentuale di carbonio moltiplicata per cento. Esempio: S420ML corrisponde a 1.8836 e X2CrNi18-9 a 1.4307

22 Designazione AISI Al di fuori dell’Europa, la designazione più utilizzata è la AISI (American Iron and Steel Insitute). Si basa per gli acciai al carbonio o basso legati su un sistema numerico di quattro/cinque cifre di cui le prime due indicano in generale la classe di appartenenza dell’acciaio e le ultime due/tre il tenore di carbonio moltiplicato 100. Può essere presente anche una lettera di prefisso per il processo di fabbricazione. Per gli acciai legati, si utilizzano tre cifre ed eventualmente alcune lettere in aggiunta. La prima cifra indica la classe. Ad esempio 3xx acciaio inox austenitico al cromo-nichel.