Trattamenti termici e lavorazione dell'acciaio

L'acciao è uno dei materiali più utilizzat nel settore dell'edilizia sia per realizzare le barre per i getti di calcestruzzo armato sia per tutta una serie di realizzazioni di semilavorati come profilati, lamiere, tubi, grigliati, profili per serramenti, etc. Vediamo quindi quali sono i trattamenti termici e la lavorazione dell'acciaio.

(foto di jarmoluk - Fonte: pixabay.com)

Indice

1. Designazione convenzionale degli acciai
2. Lavorazione acciaio
3. Trattamenti termici acciaio
   

Designazione convenzionale degli acciai

La tecnica siderurgica è ormai in grado di produrre un numero straordinariamente grande di tipi di acciaio, adatti per ogni specifica lavorazione e diversi tra loro per gli elementi che compongono la lega e per i processi di lavorazione e di trattamento subiti. E' importante quindi disporre di criteri di classificazione per individuare con precsione ogni tipo di acciaio che si trova in commercio. 

Attualmente la designazione convenzionale degli acciai è descritta nella norma UNI EU 27 del 1977 e individua i diversi tipi di acciai (vedi tabella qui sotto) mediante l'utilizzo di simboli letterali e numerici, che esprimono le loro caratteristiche fisiche, chimiche e tecnologiche.

Suddivisione in gruppi		Indicazioni di base
Gruppo I	Acciai designati partendo dalle loro caratteristiche meccaniche	-Simbolo iniziale Fe per gli acciai fucinati, laminati, trafilati o della colata continua ed Fe G per gli acciai per getti. -Caratteristica principale. -Gradi di insensibilità alla frattura fragile. -Eventuali elementi chimici la cui presenza intenzionale caratterizza l’acciaio.
	Acciai designati partendo dall’impiego	-Simbolo iniziale Fe. -Lettera indicante l’impiego, seguita da un numero di due o più cifre  (secondo le specificazioni della norma di prodotto).
Gruppo II	Acciai designati partendo dalla loro composizione chimica	-Simbolo iniziale del grado qualitativo. -Lettera G per gli acciai per getti. -Tenore di carbonio in % (moltiplicato per cento). -Elementi chimici la cui presenza intenzionale caratterizza l’acciaio. -Tenore dei principali elementi chimici di lega (in % moltiplicato per 4, 10, 100 o 1000 a seconda dell’elemento).

Schema dei principali criteri di designazione convenzionale degli acciai (secondo UNI EN 27).

Lavorazione acciaio

Tutti i prodotti di acciaio vengono ricavati da brame o da billette per mezzo di lavorazioni diverse, a seconda del prodotto desiderato.

Le lavorazioni più comuni sono la laminazione, la trafilatura. l'estrusione, lo stampaggio, la piegatura e la fucinatura.

 

Laminazione

E' uno dei procedimenti maggiormente impiegati per produrre elementi destinati all'edilizia. Consiste nel far passare il materiale grezzo attraverso una serie di coppie di cilindri, posti a distanze sempr epiù ravvicinate e rotanti in senso opposto (laminatoio), che ne determinano la riduzione di spessore e il conseguente aumento della lunghezza e della larghezza. La laminazione può avvenire a caldo o a freddo.

Trafilatura

Questa lavorazione viene di solito eseguita a freddo e consiste nel far passare il materiale, in forma di barre di diverse sezioni, attraverso una trafila, o filiera, costituita da una serie di fori svasati di idmensioni man mano decrescenti, in modo da diminuirne o modificarne la sezione fino a quella desiderata.

Estrusione

E' un sistema utilizzato raramente, simile a quello della trafilatura, ma applicato comprimendo il materiale riscaldato a 1100°C fino a farlo uscire da una filiera.

Stampaggio

Si basa sull'impiego di appositi stampi, tra i quali viene introdotto il prodotto in lavorazione (un laminato, una lamiera, etc.) per conferirgli la forma voluta mediante l'azione di una pressa.

Piegatura

Si basa sull'impiego di punzoni e matrici di varia foggia, che consentono di piegare a spigolo i prodotti in acciaio: è una lavorazione particolarmente usata per le lamiere.

Fucinatura

E' un procedimento più antico, praticato per millenni  battendo con un maglio il metallo rovente sopra l'incudine; oggi per fare questa lavorazione si impiegano magli idraulici, a vapore o elettrici. La fucinatura può avvenire sia a freddo che a caldo. 

 

Trattamenti termici acciaio

Una peculiarità dell'acciaio è quella di modificare le proprie caratteristiche fisiche e meccaniche quando si agisce sulla sua microstruttura cristallina con trattamenti termici, meccanici e fisico-chimici, che permettono di ottenere prodotti idonei ai più svariati impieghi.

Fra questi i trattamenti termici sono quelli più cpmuni, e sono:

Tempra: consiste nel riscaldamento dell'acciaio a 900°C e nel repentino raffreddamento per immersione in acqua o olio. In tal modo si trasforma la struttura originaria in una struttura cristallina molto fine che aumenta la durezza, la resilienza e la resistenza meccanica del materiale, rendendolo però più fragile. Il materiale si comporta come se avesse una percentuale maggiore di carbonio.

Ricottura: consiste nel riscaldare il materiale alla temperatura di 900 °C per l'acciaio e di 500°C per la ghisa, nel mantenerlo a tale temperatura finchè tutta la massa abbia raggiunto lo stesso equilibrio termico-strutturale e nel rilasciarlo poi raffreddare molto lentamente fino alla temperatura alla quale la trasformazione termica cessa. Si ottiene così un materiale più omogeneo e più facilmente deformabile che si presta a ulteriori tipi di lavorazione.

Rinvenimento: consiste nel riscaldare l'oggetto temprato a una temperatura di circa 600°C  per l'acciaio e di 350 °C per la ghisa e nel lasciarlo poi raffreddare lentamente. Ciò consente di diminuire la fragilità dell'oggetto temprato eliminando le tensioni interne.

Bonifica: consiste nell'insieme dei due trattamenti successivi di tempra e rinvenimento per ottenere acciai molto resistenti e nello stesso tempo ben lavorabili.