Tutti gli acciai contengono carbonio (tra.02% e 2,1%, infatti!), quindi perché è una varietà di acciaio chiamato acciaio al carbonio? Come risulta, il termine acciaio al carbonio è effettivamente usato per descrivere due tipi distinti di acciaio: acciaio al carbonio e acciaio bassolegato. L’acciaio inossidabile, d’altra parte, è un gruppo specializzato di leghe di acciaio progettate per resistere alla corrosione. In questo articolo, confrontiamo e contrapponiamo acciaio al carbonio vs acciaio inossidabile.

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Cosa significa effettivamente l’acciaio al carbonio?

“Acciaio al carbonio” ha due significati: una definizione tecnica e una classificazione più generale. La definizione tecnica è molto chiaro: Secondo l’American Iron and Steel Institute (AISI), in acciaio devono soddisfare le seguenti norme per abbinare la definizione tecnica del acciaio al carbonio:

1. Nessun contenuto minimo è specificato, o necessaria per il cromo, il cobalto, colombio , molibdeno, nichel, titanio, tungsteno, vanadio, o di zirconio, o qualsiasi altro elemento per essere aggiunto per ottenere il desiderato effetto di lega
2. Quando il minimo specificato per il rame non supera lo 0.40%
3. Quando il tenore massimo specificato per uno dei seguenti elementi non supera le percentuali indicate: manganese 1,65, silicio 0,60, rame 0,60.

La definizione tecnica, sebbene complessa, si riduce a un semplice vincolo: i veri acciai al carbonio non devono avere quasi elementi di lega, il che li rende principalmente composti da due materiali: ferro e carbonio. La quantità di carbonio può variare e ci sono alcuni materiali di lega accettabili, ma questi acciai sono semplici.

Oltre alla definizione precisa, il termine acciaio al carbonio viene utilizzato anche per riferirsi all’ampio gruppo di acciai legati che non sono acciai inossidabili. A differenza degli acciai al carbonio, gli acciai bassolegati possono contenere piccole quantità di un’ampia varietà di elementi di lega, consentendo loro di essere personalizzati per una più ampia varietà di applicazioni. Questi acciai, pur non soddisfacendo i requisiti tecnici dell’acciaio al carbonio, significano la maggiore divisione in acciaio: acciaio inossidabile vs tutto il resto.

Acciaio al carbonio (per definizione)

In poche parole, l’acciaio al carbonio per definizione è estremamente semplice. È ferro con un po ‘ di carbonio e elementi di lega limitati. Inoltre, qualsiasi acciaio che richiede elementi di lega (come 4140 e 4340, per esempio) non sono acciai al carbonio. All’interno della definizione di acciaio al carbonio, i materiali possono essere definiti come acciaio a basso tenore di carbonio o acciaio ad alto tenore di carbonio. Gli acciai a basso tenore di carbonio sono estremamente comuni, mentre gli acciai ad alto tenore di carbonio sono utilizzati solo in ambienti ad alta resistenza e non corrosivi. L’acciaio 1020, un acciaio a basso tenore di carbonio, è uno degli acciai più popolari prodotti oggi.

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L’acciaio al carbonio ha proprietà meccaniche variabili in base al contenuto di carbonio. Gli acciai a basso tenore di carbonio sono più deboli e più morbidi, ma possono essere lavorati e saldati facilmente; mentre l’acciaio ad alto tenore di carbonio è più forte, ma significativamente più difficile da lavorare. Tutti gli acciai al carbonio sono suscettibili alla ruggine, rendendoli inadatti all’uso in un’ampia varietà di applicazioni finali. Nel complesso, l’acciaio al carbonio è eccellente se stai cercando un metallo a basso costo, ma generalmente inadatto per operazioni di produzione di alta qualità o alta precisione.

Acciai bassolegati (a volte chiamati acciai al carbonio)

Gli acciai bassolegati integrano uno o più elementi leganti (come cromo, cobalto, niobio, molibdeno, nichel, titanio, tungsteno, vanadio o zirconio) per migliorare le proprietà dei materiali degli acciai al carbonio tradizionali. Sono spesso più forti, più rigidi e leggermente più resistenti alla corrosione rispetto ai tradizionali acciai al carbonio.

Gli acciai legati sono definiti dai materiali leganti primari (oltre al carbonio). 4140, uno degli acciai legati più comuni, è un acciaio legato al cromo-molibdeno. Ciò significa che gli elementi di lega primari sono cromo (che aumenta la resistenza alla corrosione) e molibdeno (che aumenta la tenacità). Di conseguenza, 4140 viene utilizzato in applicazioni ad alta usura e temperature elevate.

Gli acciai legati sono oggi uno degli acciai più utilizzati nell’industria. Sono lavorabili a macchina, accessibili, prontamente disponibili e possiedono buone proprietà meccaniche. Se una parte non ha bisogno di essere resistente alla corrosione, acciai bassolegati offrono il miglior bang per il dollaro.

Le proprietà che rendono l’acciaio legato vantaggioso da produrre tramite metodi convenzionali lo rendono meno prezioso per la stampa 3D. Poiché è facilmente lavorabile e acquistato a basso costo, i maggiori costi intrinseci della stampa 3D in metallo rendono economicamente insostenibile la stampa. Alcune aziende di stampa in metallo offrono acciai bassolegati come 4140, ma sono generalmente rari.

Acciai inossidabili

Gli acciai inossidabili sono uniti intorno ad una proprietà materiale chiave: resistenza della corrosione eccellente, attribuibile ad alto contenuto di cromo (> 10.5% in massa) e basso contenuto di carbonio (<1,2% in massa). Oltre alla resistenza alla corrosione, le proprietà meccaniche di questi acciai possono variare notevolmente.

Gli acciai inossidabili austenitici sono il tipo più comune di acciaio inossidabile. Sono resistenti alla corrosione e possono essere facilmente lavorati e saldati, anche se non possono essere trattati termicamente. 303 e 304 sono i tipi più comuni di acciai inossidabili austenitici e 316L è una variante che massimizza la resistenza della corrosione. Questi acciai sono utilizzati in un’ampia varietà di operazioni — perché sono resistenti alle intemperie, funzionano praticamente ovunque. A causa dei loro costi più elevati, la stampa 3D in metallo può essere un metodo di fabbricazione praticabile per queste parti.

Gli acciai inossidabili martensitici offrono migliori proprietà meccaniche agli acciai austenitici a costo della duttilità. Come gruppo, mancano della versatilità generale degli acciai austenitici-tuttavia, la loro durezza ad alta resistenza accoppiata con la resistenza della corrosione molto superiore agli acciai bassolegati li rende adatti per tutta la parte ad alta resistenza che è in un ambiente ossidante. Inoltre, gli acciai martensitici possono essere trattati termicamente per aumentare ulteriormente la durezza, la resistenza e la rigidità.

17-4 PH è un tipo particolarmente utile di acciaio inossidabile martensitico che può essere trattato termicamente per adattarsi a una varietà di proprietà del materiale. Grazie alla sua elevata durezza e alla lavorabilità estremamente bassa, è spesso più economico stampare 3D rispetto alla macchina faticosamente. Se vuoi saperne di più sulla stampa 3D di parti metalliche, consulta Markforged Metal X.

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Acciaio al carbonio vs acciaio inossidabile: Verdetto finale

Il dibattito tra acciaio al carbonio e acciaio inossidabile è un po ‘ più complicato di quanto si pensasse in origine, poiché l’acciaio al carbonio può riferirsi a due diversi tipi di acciaio: acciaio al carbonio tradizionale e acciaio bassolegato.

Rispetto all’acciaio a basso tenore di carbonio, l’acciaio inossidabile offre un enorme aggiornamento in termini di resistenza, durezza e, soprattutto, resistenza alla corrosione. L’acciaio ad alto tenore di carbonio offre resistenza che rivaleggia e talvolta supera l’acciaio inossidabile, ma è in gran parte un materiale di nicchia nel mondo manifatturiero. A differenza di qualsiasi acciaio al carbonio, l’acciaio inossidabile può sopravvivere e prosperare, senza ossidazione, in ambienti corrosivi o umidi. Detto questo, l’acciaio al carbonio è molto più economico dell’acciaio inossidabile e più adatto per grandi componenti strutturali, come tubi, travi e lamiere laminate.

L’acciaio bassolegato è superiore all’acciaio al carbonio nella maggior parte dei modi, ma manca ancora di resistenza alla corrosione. Può abbinare efficacemente le proprietà del materiale dell’acciaio inossidabile — di conseguenza, le leghe come 4140 e 4340 sono spesso lavorate e utilizzate in molte applicazioni in cui una piccola ossidazione non fa male. L’acciaio inossidabile è un materiale di grado superiore meglio utilizzato nelle operazioni industriali, dove la qualità delle parti non può essere compromessa.