Proprietà e storia dell'acciaio

L'acciaio è una lega di ferro che contiene carbonio. In genere il contenuto di carbonio varia dallo 0,002% al 2,1% in peso. Il carbonio rende l'acciaio più duro del ferro puro. Gli atomi di carbonio rendono più difficile lo scorrimento uno accanto all'altro delle dislocazioni nel reticolo cristallino di ferro.

Esistono molti tipi diversi di acciaio. L'acciaio contiene elementi aggiuntivi, come impurità o aggiunti per conferire proprietà desiderabili. La maggior parte dell'acciaio contiene manganese, fosforo, zolfo, silicio e tracce di alluminio, ossigeno e azoto. L'aggiunta intenzionale di nichel, cromo, manganese, titanio, molibdeno, boro, niobio e altri metalli influenza la durezza, la duttilità, la resistenza e altre proprietà dell'acciaio. L'aggiunta di almeno l'11% di cromo aggiunge resistenza alla corrosione per la produzione di acciaio inossidabile. Un altro modo per aggiungere resistenza alla corrosione è quello di galvanizzare l'acciaio (solitamente acciaio al carbonio) galvanizzando o immergendo a caldo il metallo nello zinco.

Storia dell'acciaio

Il più antico pezzo di acciaio è un pezzo di ferro che è stato recuperato da un sito archeologico dell'Anatolia, risalente al 2000 a.C. circa. L'acciaio dell'Africa antica risale al 1400 a.C..

Come viene prodotto l'acciaio

L'acciaio contiene ferro e carbonio, ma quando il minerale di ferro viene fuso, contiene troppo carbonio per conferire proprietà desiderabili all'acciaio. I pellet di minerale di ferro vengono rifusi e lavorati per ridurre la quantità di carbonio. Quindi, vengono aggiunti ulteriori elementi e l'acciaio viene continuamente fuso o trasformato in lingotti.

L'acciaio moderno è realizzato in ghisa utilizzando uno dei due processi. Circa il 40% dell'acciaio è realizzato con il processo di base del forno ad ossigeno (BOF). In questo processo, l'ossigeno puro viene soffiato nel ferro fuso, riducendo la quantità di carbonio, manganese, silicio e fosforo. I prodotti chimici chiamati flussi riducono ulteriormente i livelli di zolfo e fosforo nel metallo. Negli Stati Uniti, il processo BOF ricicla il 25-35% di rottami di acciaio per produrre nuovo acciaio. Negli Stati Uniti, il processo del forno ad arco elettrico (EAF) viene utilizzato per produrre circa il 60% di acciaio, costituito quasi interamente da rottami di acciaio riciclato.

fonti

• Ashby, Michael F .; Jones, David R.H. (1992). Materiali di ingegneria 2. Oxford: Pergamon Press. ISBN 0-08-032532-7.
• Degarmo, E. Paul; Nero, J T .; Kohser, Ronald A. (2003). Materiali e processi nella produzione (9 ° ed.). Wiley. ISBN 0-471-65653-4.
• Smith, William F .; Hashemi, Javad (2006). Fondamenti di scienza e ingegneria dei materiali (4a ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-295358-6.