Quando alcune persone pensano all'acciaio, possono immaginare un grattacielo che viene assemblato utilizzando enormi travi rivettate, mentre altre persone possono immaginare il corpo e il motore di un'auto d'epoca in un salone dell'auto. In effetti, l'acciaio è presente in molte cose che le persone usano ogni giorno. Comprendere la composizione chimica dell'acciaio è utile per determinare quale tipo di acciaio dovrebbe essere utilizzato e in quale applicazione utilizzarlo. Poiché l'acciaio è una miscela piuttosto che un composto chimico, non ha una formula fissa per il composto chimico. Quando cerchi il giusto tipo di acciaio da utilizzare, gli additivi determinano quale acciaio è la scelta migliore per il tuo scopo.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
L'acciaio è una miscela di ferro e carbonio fusi insieme a uno o più altri metalli o non metalli. Poiché l'acciaio è una miscela piuttosto che un composto chimico, l'acciaio non ha una formula di composto chimico fissa. La convenzione di denominazione per l'acciaio dipende dalla composizione dell'acciaio, ciò che è mescolato con il ferro, come l'acciaio al carbonio o l'acciaio al tungsteno.
Ferro e carbonio giocano un ruolo importante
Il ferro è un metallo moderatamente reattivo che tende a combinarsi chimicamente con non metalli come ossigeno e carbonio. Quando il ferro viene estratto o altrimenti trovato in natura, si trova tipicamente come minerale naturale. Quando il minerale di ferro viene riscaldato in presenza di un agente riducente come il monossido di carbonio, produce ferro metallico. Da lì, il ferro viene ulteriormente raffinato per creare una lega ferro-carbonio che può essere utilizzata per realizzare il materiale che conosciamo come acciaio.
La lega ferro-carbonio è il materiale base dell'acciaio. La proporzione di carbonio nella lega è solitamente compresa tra lo 0,15 e lo 0,30 percento e determina la resistenza e la duttilità iniziali – la capacità di essere trafilata in filo o di essere lavorata – della lega. Quando la lega contiene una percentuale maggiore di carbonio, l'acciaio è più forte. Tuttavia, è meno duttile di una lega a basso tenore di carbonio.
Dopo che la lega ferro-carbonio è stata raffinata al rapporto desiderato tra carbonio e ferro, possono essere aggiunti materiali aggiuntivi per migliorare le caratteristiche della lega di acciaio finale. Ad esempio, se la lega finale è acciaio inossidabile, alla miscela vengono aggiunti cromo e manganese.
Miglioramento dell'acciaio
Mentre alcune forme di acciaio, come l'acciaio dolce, possono consistere in nient'altro che ferro e carbonio, per creare acciaio strutturale vengono utilizzati diversi elementi chimici importanti. Ad esempio, manganese e niobio vengono utilizzati per fornire una maggiore resistenza all'acciaio, mentre vengono aggiunti cromo, nichel o rame per ridurre la suscettibilità dell'acciaio alla ruggine e alla corrosione. Allo stesso modo, molibdeno, vanadio, tungsteno o titanio possono essere aggiunti per migliorare altri aspetti dell'acciaio per migliorare le prestazioni. Gli acciai possono essere ulteriormente lavorati mediante antiruggine mediante zincatura (rivestimento con zinco, spesso per immersione) in zinco fuso) o galvanica (deposizione di un rivestimento di materiale sulla superficie utilizzando un attuale).