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Acciaio - definizione

Composto essenzialmente da ferro e carbonio, l'acciaio è una lega che si caratterizza per le sue notevoli proprietà meccaniche di resistenza agli sforzi e che, a seconda della proporzione delle sostanze con le quali è costituito, assume differenti consistenze e durezze. La scoperta dei metodi di produzione industriale dell'acciaio costituì una rivoluzione, e oggi l'acciaio è considerato una vera e propria materia pregiata, soggetto a cicli economici come il petrolio. Anche per questo sono allo studio nuove leghe che abbiano caratteristiche simili all'acciaio ma che utilizzino materiali differenti

I componenti dell'acciaio

Il componente principale dell'acciaio è il ferro, ma questo metallo allo stato puro ha poco interesse per l'industria, anche perché si trova perennemente ossidato, ossia combinato con l'ossigeno. Occorre espellere questa sostanza, tramite il riscaldamento a una temperatura superiore ai 1.500 °C , perché il ferro acquisti una qualche utilità e possa essere lavorato. Molto più importanti del ferro puro sono invece le leghe ferrose, formate da più metalli fra i quali il ferro è il principale. L'acciaio, assieme alla ghisa, rappresenta una delle leghe ferrose più importanti.

Oltre al ferro, nell'acciaio è presente il carbonio. Se questo elemento ha una percentuale superiore al 2% allora si ha una ghisa, se invece è inferiore a questo valore (con l'esclusione di alcune leghe particolari) si ha l'acciaio vero e proprio. Vi sono anche altri numerosi elementi che costituiscono gli acciai: fra questi possiamo citare l'alluminio, il bismuto, il boro, il piombo, il rame, il titanio. Una caratteristica fondamentale degli acciai è quella di poter essere lavorati a caldo, ossia solo nella fase liquida o pastosa.

Le tecniche di produzione

Per ottenere l'acciaio occorre raggiungere temperature estremamente elevate. I primi forni costruiti dall'uomo erano in grado di raggiungere temperature attorno ai 1.000°C, ed erano quindi utilizzabili per lavorare il bronzo, ma non il ferro. Un'ulteriore difficoltà nasce dal fatto che alle elevate temperature il tasso di ossidazione aumenta ed è quindi necessario che il riscaldamento avvenga in ambienti poveri di ossigeno. L'acciaio si produce ricavandolo da materiali ferrosi, anche rottami, e dalla ghisa, riducendo la quantità di carbonio presente in questa lega.

L'acciaio ha una struttura cristallina, ossia le sue molecole sono disposte in maniera regolare. Una volta che è riscaldato, l'acciaio deve essere raffreddato rapidamente in acqua od olio, ma durante tale operazione nella sua struttura si formano piccole fratture e imperfezioni, per cui risulta necessario provvedere a una nuova fase di riscaldamento ‒ anche se a una temperatura inferiore ‒ perché tali fratture possano saldarsi.