Materiali ferrosi da costruzione

1. Materiali ferrosi da costruzione LIUC - Ingegneria Gestionale

2. Diagramma Fe-C LIUC - Ingegneria Gestionale

3. Materiali ferrosi da costruzione • Il diagramma Fe-C esprime le combinazioni (leghe) tra i due elementi che danno luogo ai principali materiali ferrosi: l’acciaio e la ghisa. Le leghe che hanno una percentuale di C fino al 2 circa sono acciai. Oltre il 2% fino al 5% circa sono ghise. Le leghe con oltre il 5% di C non possono essere utilizzate come materiale da costruzione. • Sia gli acciai che le ghise sono prodotti e commercializzati secondo numerosissime formulazioni e con altri elementi in lega che conferiscono caratteristiche particolari. LIUC - Ingegneria Gestionale

4. Le principali proprietà degli acciai • Ottima plasticità → buona resilienza, buona malleabilità e duttilità • Elevata resistenza a trazione, flessione e torsione • Buona lavorabilità per asportazione di truciolo • Buona colabilità • Buona saldabilità LIUC - Ingegneria Gestionale

5. La designazione delle acciai • Al fine della loro designazione, gli acciai si distinguono in base alle loro caratteristiche meccaniche e all’impiego (1° gruppo) o in base alla loro composizione chimica (2° gruppo). Nel primo caso la composizione chimica della lega è meno rilevante per le caratteristiche meccaniche pur rispettando certi parametri. Nel secondo è proprio la composizione chimica che conferisce le caratteristiche all’acciaio; pertanto deve rispettare tolleranze molto ristrette. LIUC - Ingegneria Gestionale

6. La designazione degli acciai (1° gruppo) • In base alle loro caratteristiche meccaniche Fe 240 – l’acciaio è garantito per un carico di rottura a trazione di 240 N/mm2 FeE240 - l’acciaio è garantito per un carico di snervamento di 240 N/mm2 Fe 240S – l’acciaio è garantito per un carico di rottura a trazione di 240 N/mm2 e gli è stato aggiunto l’elemento specificato (S: zolfo) • In base al loro impiego FeG240 – l’acciaio è garantito per un carico di rottura a trazione di 240 N/mm2 ed è adatto a essere fuso FeP240 – l’acciaio è garantito per un carico di rottura a trazione di 240 N/mm2 ed è adatto a essere imbutito FeH240 – l’acciaio è garantito per un carico di rottura a trazione di 240 N/mm2 ed è adatto a essere laminato LIUC - Ingegneria Gestionale

7. La designazione degli acciai (2° gruppo) • Acciai non legati C40 – l’acciaio ha una percentuale di C garantita tra lo 0,38 e lo 0,42 (40 = percentuale di C moltiplicata per 100). Il controllo della percentuale di C è fondamentale per poter sottoporre l’acciaio a trattamenti termici volti al conferimento di particolari caratteristiche. GC40 – l’acciaio ha le stesse caratteristiche del precedente ma è particolarmente adatto a essere fuso CB40 – l’acciaio ha le stesse caratteristiche del precedente ma è particolarmente adatto a essere impiegato per bulloneria CD40 – l’acciaio ha le stesse caratteristiche del precedente ma è particolarmente adatto per la produzione di vergella LIUC - Ingegneria Gestionale

8. La designazione degli acciai (2° gruppo) • Acciai debolmente legati (percentuale degli altri elementi in lega inferiore al 5) 38NiCrMo4 – l’acciaio ha una percentuale di C garantita tra lo 0,36 e lo 0,4 (38 = percentuale di C moltiplicata per 100). Il Ni è un elemento in lega nell’1% circa (1 per il fattore moltiplicativo 4 del Ni) In lega anche Cr e Mo in percentuali inferiori all’1. Si tratta di un acciaio che dopo trattamento termico è particolarmente adatto a sopportare carichi elevati, anche a fatica, e urti. 55Si7 – l’acciaio ha una percentuale di C garantita tra lo 0,53 e lo 0,57. Il Si è un elemento in lega in poco meno del 2% (anche il fattore moltiplicativo del Si è 4). È un acciaio adatto, a seguito anche del trattamento, alla costruzione di molle. 100Cr6 – l’acciaio ha una percentuale di C garantita di circa 1. Anche il Cr ha un fattore moltiplicativo 4; quindi è presente in lega nell’1,5% circa. È un acciaio adatto, a seguito anche del trattamento, alla costruzione dei cuscinetti a rotolamento. LIUC - Ingegneria Gestionale

9. La designazione degli acciai (2° gruppo) • Acciai fortemente legati (percentuale degli altri elementi in lega superiore al 5) X10CrNi1808 – l’acciaio ha una percentuale di C garantita dello 0,1 circa (10 = percentuale di C moltiplicata per 100). Il Ni è un elemento in lega nel 18% circa (la X che precede la percentuale di C sta a indicare che i numeri che seguono gli elementi sono esattamente la loro percentuale nella lega). In lega anche Cr nella percentuale dell’8. Si tratta di un acciaio inossidabile adatto anche per la produzione di stoviglie. X210Cr13 – l’acciaio ha una percentuale di C garantita vicina al 2. Il Cr è presente nel 13%. È un acciaio adatto, a seguito anche del trattamento, alla costruzione di seghe per il taglio di metalli. X78WCo1805KU – l’acciaio ha una percentuale di C garantita di circa 0,8. Altri elementi in lega il W per il 18% e il Co per il 5%. Le lettere KU indicano che è un acciaio adatto, a seguito anche del trattamento, alla fabbricazione di utensili per il taglio di metalli ad altissima resistenza. LIUC - Ingegneria Gestionale

10. Le principali proprietà delle ghise • Elevata durezza → ottima resistenza compressione e usura • Ottima colabilità → molto adatta per getti • Elevata fragilità → bassa resistenza flessione e torsione, bassa reilienza • Ottima lavorabilità per asportazione di truciolo • Assolutamente non adatta a lavorazioni per deformazione plastica LIUC - Ingegneria Gestionale

11. La classificazione delle ghise Le ghise si distinguono in base al modo nel quale si presenta il C in: • Ghise bianche, il C si presenta nella cementite Fe3C; • Ghise grigie, il C si presenta sotto forma di grafite lamellare o sferoidale • Ghise malleabili, il C si presenta in forma flocculare LIUC - Ingegneria Gestionale

12. La designazione delle ghise (esempi) Ghisa grigia a grafite sferoidale GS 400-12 → carico di rottura a trazione pari a 400 N/mm2 con allungamento percentuale del 12% Ghisa grigia G 100 → carico di rottura a trazione pari a 100 N/mm2 Gh 130 → per uso automobilistico con durezza di 130 gradi Brinell LIUC - Ingegneria Gestionale

13. La designazione delle ghise (esempi) Ghisa malleabile bianca (simile ad acciai) GMB 450 → carico di rottura a trazione pari a 450 N/mm2 Ghisa malleabile nera (simile ad acciai) GMN 350 → carico di rottura a trazione pari a 350 N/mm2 LIUC - Ingegneria Gestionale