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Trattamenti termici e lavorazione dell’acciaio

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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.

lavorazione acciaio-trattamenti termici
(foto di jarmoluk – Fonte: pixabay.com)

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 precisione 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 sempre più 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 dimensioni 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 comuni, 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
finché 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.

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