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Le varie tipologie di acciaio spiegate a mia nonna*

"Indovina chi" in versione RollingSteel

*che purtroppo non potrà leggere questo articolo 🥲

Una volta un mio professore dell’università mi diceva che “hai capito veramente una cosa solo quando sei capace di spiegarla e farla capire a tua nonna“. Bene, purtroppo non potrò avere conferme di questo diktat cercando nel mio nucleo famigliare ma, nel caso voi voleste provare, poi fatemi sapere.

Il problema è presto detto: la nomenclatura degli acciai, il modo in cui questi vengono designati e classificati, ognuno con il suo nome le sue caratteristiche e la sua composizione chimica… beh, sarò sincero, è un casino formidabile. Tuttavia, dopo anni e anni (e anni) di studio, ricerche, bestemmie e folle passione per tutto ciò che è ferro, sono riuscito a venire a capo della questione e quindi mi permetto di scrivere questo articolo grazie al quale, oggi, anche tu avrai la tua possibilità di vedere il mondo che ti circonda con occhi diversi.

Quindi, iniziamo.

*sigla

L’ignoranza regna sovrana. Le parole hanno perso significato. Si parla, si blatera si pontifica. Non si legge ma si commenta. Nessuno sa, tutti parlano e alla fine, colpiti da una vera e propria infodemia per la quale non esiste vaccino e che potrà solo peggiorare, oggi voglio darti un’ultima occasione. Se rinunci non ne avrai altre.

Pillola azzurra, fine della storia: domani ti sveglierai in camera tua, e crederai a quello che vorrai, che il ferro è solo ferro e che l’acciaio è solo un altro nome del ferro.

Pillola rossa, resti nel paese delle meraviglie, e vedrai quanto in profondità si spinge il penetratore Rockwell. Ti sto offrendo solo la verità, ricordalo. Niente di più.

Scegli:

PILLOLA AZZURRA                        PILLOLA ROSSA

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Un Bell 212 come quello coinvolto nella storia che state per leggere

Decollato da pochi minuti, Heath si sta preparando ad un breve atterraggio per caricare diversi vigili del fuoco quando, d’un tratto, uno scossone violentissimo e all’improvviso tutto quello che è non è più, il mondo stravolto, la paura, il tentativo di controllare una macchina diventata ingovernabile a colpi di ciclico e collettivo. Nulla, quello che fino a pochi istanti prima era un elicottero è diventata una pallina impazzita con sopra un uomo che lotta per la propria vita. Le spie si accendono, gli allarmi strillano, la terra, prima saldamente al suo posto sotto i pattini e bella orizzontale, ora è ovunque.

A desta, a sinistra. Avanti, in alto e in basso. Gli strumenti impazziti non mentono, qui si mette male. Mi immagino Heath cercare in tutti i modi di controllare una cosa che, forse in un angolo del suo cervello l’ha capito, è incontrollabile. Gli strattoni continuano, le cime degli alberi si avvicinano, niente, è tutto inutile cazzo!

Forse un ultimo tentativo, un pensiero a sua moglie o sua figlia, forse la consapevolezza che stava per morire facendo quello che ama, una magra consolazione in un mondo di mediocrità e gente che si accontenta solamente di sopravvivere.

Le fronde degli alberi sfregano violentemente contro i finestrini del Bell e poi, finalmente, il buio, il silenzio, la pace.

Saranno i vigili del fuoco che a terra aspettavano di esser caricati a rivelare cos’era successo a quel bell’elicottero giallo. Riferirono che, nel mentre l’apparecchio si avvicinava, videro una delle due pale del rotore principale strapparsi via per volare a diverse centinaia di metri di distanza. L’elicottero, senza alcun controllo, sbilanciato, amputato del suo sostegno vitale, iniziò a roteare come un pazzo nel poco cielo che lo separava da terra prima di infilarsi senza alcun controllo in un bosco lì vicino e trasformarsi in una palla di fuoco.

Da lì, da quella pala strappatasi in maniera repentina e inaspettata partirono le indagini che portarono ad una scoperta certo scioccante ma, mi perdonerete, particolarmente interessante per tutti noi appassionati di METALLO: le indagini infatti riportarono che in fase di manutenzione, dovendo sostituire uno dei perni che tengono le pale fissate al mozzo del rotore, il tecnico addetto all’operazione sostituì tale perno con uno costruito di un materiale diverso da quello stabilito in fase di progettazione. Sì, se infatti la Bell stabilisce che i perni che tengono le pale collegate al rotore principale devono essere costruite in acciaio H11(denominazione commerciale del meraviglioso X37CrMnV5-1) adeguatamente temprato

il perno che invece venne installato sull’elicottero di Heath era costituito di acciaio AISI 316, uno dei più classici acciai inossidabili e conforme alla norma X5CrNiMo17-12-2 che anche se vi sembra uguale è MOLTO diverso da quella a cui corrisponde l’H11, tanto che fra i due c’è di mezzo la vita di un uomo di 48 anni.

Il nuovo perno in AISI 316 ha resistito appena 21 ore prima di tranciarsi di netto sottoposto alle mostruose forze di taglio a cui questo componente è sottoposto nel suo esercizio.

Foto della pala volata via dall’elicottero di Heath con il perno tranciato di netto a causa dell’immenso sforzo di taglio a cui è stato sottoposto e per il quale non era adatto

NOTA 1: dicesi sforzo di taglio uno sforzo dato da due forze – uguali e opposte – agenti sullo stesso piano. Per questo le forbici tagliano bene quando le lame si toccano una con l’altra chiudendosi, perché le forze agiscono quasi sullo stesso piano. Allontanando le lame le due forze agiscono su piani diversi e il foglio di carta, invece che tagliarsi, si piega.

T e T’ sono uguali ma di verso opposto e agiscono sullo stesso piano

Alla fine il TSB – Transportation Safety Board of Canada – fece diverse indagini e scoprì che il sistema di controllo qualità dell’azienda costruttrice di questi perni aveva diverse lacune tanto da arrivare a questo tragico incidente che, oltre alla morte di un pilota, portò alla momentanea messa a terra di tutti i 400 Bell 204, 205 e 212 in servizio in tutto il mondo affinché venisse eseguito un controllo per identificare eventuali perni prodotti con il materiale sbagliato. L’azienda produttrice dei perni, scoperte diverse mancanze fra cui il fatto che immagazzinava i pezzi di acciaio in base alle loro dimensioni e non in base al materiale di cui erano costituite (-.-), si è beccata una causa civile risolta con un indennizzo di 10 milioni di dollari.

Ad ogni modo, andiamo avanti che se no mi perdo… cosa abbiamo appena imparato?

  • Che un Bell 212 con una pala sola vola molto male. Anzi, vola per terra.
  • Che il ferro non è solo ferro, che l’acciaio non è solo acciaio e che se due pezzi di metallo sono entrambi grigi e freddi, beh, questo non significa che sono uguali.
  • Che si dice temprato e non tempErato perdio. Per certi utilizzi il vetro viene sottoposto al trattamento termico di tempra (tipo i vetri per le auto, che quando si rompono vanno in mille pezzettini minuscoli proprio grazie al processo di tempra) quindi si dice temprato.

  • Che ad ogni tipo di acciaio corrisponde una destinazione d’uso ben definita. Se volete mangiare un pezzo di cioccolata ma in casa l’avete finita non credo che andrete a ravanare nella lettiera del vostro gatto perché tanto è marrone e gli assomiglia, giusto?

Quindi, finalmente, veniamo al terzo mitico articolo dedicato al nostro unico dio l’acciaio, il materiale dei materiali. Oggi vedremo – in maniera leggera e frizzante – le diverse tipologie di acciaio che esistono, a cosa servono e come vengono distinte.

Prima però, vi tocca un megapippone®: sì, perché prima di dire questo va bene per questo, questo va bene per quello, siccome di tipologie di acciaio non ce ne sono 7 e nessuna di loro si chiama: flettilo, piegalo, spezzalo, forgialo, fresalo, ossidalo (se ci riesci) e stampalo, vi tocca sopportare una breve introduzione a quella che è la designazione degli acciai, così che se scrivo C40 o 52Si5 capite cosa diavolo sto dicendo. Tuttavia, voglio tranquillizzarvi, non è assolutamente mia intenzione stare qui a snocciolarvi tutta la manfrina sulla nomenclatura degli acciai, se volete farvi del male potete andare QUI e bestemmiare con forza studiarvi la UNI-EN 10027, se avete mai avuto un assaggio della questione, la semplice frase “denominazione alfanumerica degli acciai” dovrebbe farvi venire un brivido freddo lungo la schiena. È roba tosta e difficile, non alla portata di tutti e poi dopo quelli di un noto portale nato per raccontare la geologia al popolo non riuscirebbero a farci un articolo o una puntata per la Rai.

Partiamo dalle basi: come visto nei primi due articoli dedicati alla storia dell’acciaio – qui la parte 1, qui la parte 2 – in prima approssimazione possiamo considerare l’acciaio una “semplice” lega composta da ferro e carbonio, quest’ultimo presente in una percentuale non superiore al 2,06% (anche se qualcuno vi dirà 2,11%) dopo di che la lega cambia nome e diventa ghisa.

Bene, partendo da questo, abbiamo già una prima distinzione importante e possiamo dividere gli acciai in due principali categorie:

  • acciai non legati ovvero quelli contenenti SOLO ferro e carbonio e denominati, guardate che fantasia, acciai al carbonio o anche acciai dolci.
  • acciai legati, ovvero acciai che, oltre al carbonio, contengono in percentuali variabili altri elementi (Cromo, vanadio, Molibdeno ecc ecc) tali da conferire al metallo questa o l’altra caratteristica a seconda dell’utilizzo finale. Questi acciai vengono spesso indicati come acciai speciali.

Gli acciai non legati rappresentano circa il 90% della produzione mondiale di acciaio (perché sono comunque molto buoni e contemporaneamente economici da produrre in grandi quantità) e possono a loro volta venire suddivisi a seconda della percentuale di carbonio presente nella lega:

  • acciai extra dolci (meno dello 0,15%), generalmente impiegati per produrre lamiere, tubi e bulloni;
  • acciai dolci (da 0,15% a 0,25%), generalmente impiegati per produrre chiodi e “ferri” da costruzione;
  • acciai semiduri (da 0,25% a 0,50%), generalmente impiegati per produrre parti meccaniche;
  • acciai duri (da 0,50% a 0,9%), generalmente impiegati per produrre rotaie, cavi e tondi da armatura;
  • acciai extra duri (da 0,9% a 2% e oltre), generalmente impiegati per produrre coltelli, seghe e molle.

Questi tipi di acciai vengono identificati dalla lettera C (indovinate, la stessa C di Carbonio) e da un numero che indica la percentuale di carbonio moltiplicata per 100. Il più famoso di tutti è  sicuramente il Celebre C40 che, vediamo se siete stati attenti, quanto carbonio contiene?

Esatto, lo 0,4%!

Come già detto nei primi due articoli dedicati alla storia dell’acciaio, è proprio la variazione nella percentuale di carbonio a conferire a ciascun acciaio il suo particolare carattere. All’aumentare infatti del tenore di carbonio, l’acciaio migliora la sua capacità di diventare duro se sottoposto a trattamento termico ma, come conseguenza di questo indurimento, un acciaio contenente molto carbonio perde in duttilità (ovvero la capacità di subire lavorazioni per deformazione plastica). Oltre a questo un alto contenuto in carbonio, indipendentemente dal trattamento termico, riduce la saldabilità e abbassa il punto di fusione.

L’avevo già messa , la rimetto qua:

Tuttavia questo è solo l’inizio, perché se è vero che il carbonio può far cambiare faccia ad un acciaio facendolo passare da un timidino acciaio da cementazione (C10) ad un cazzuto acciaio resistente al piegamento come quello usato per produrre i tondini da cemento armato (spesso si usa il C80), la vera svolta arriva aggiungendo alla lega ferro e carbonio altri elementi chimici i quali possono letteralmente far cambiare faccia al nostro metallo, facendolo passare da qualcosa che va bene giusto per fare le lamiere delle auto di serie (tipo il C35) fino ad applicazioni estreme come quelle che richiedono l’utilizzo di acciai criogenici, capaci di mantenere elevati valori di resilienza anche alle temperature più basse come l’X10CrNiTi18-10 che può operare sereno fino a temperature prossime allo 0 Kelvin (-273°C).

Qui il discorso però si complica e ogni elemento aggiunto, a seconda della percentuale in cui viene aggiunto, può modificare le caratteristiche del nostro acciaio. In linea di massima, senza diventare matti, possiamo stilare la seguente classifica che non mi va di scrivere e quindi vi copio incollo una tabella:

Come detto prima, questi acciai nei quali è presente altra roba oltre a ferro e carbonio prendono il nome di acciai legati e a loro volta sono suddivisi in debolmente legati se ciascun elemento di lega è presente in quantità inferiore al 5% o fortemente legati se invece ce n’è di più.

Questi acciai, qui viene il bello, vengono identificati nel seguente modo (oh, così finalmente capirete cosa dico quando scrivo robe astruse tipo 39NiCrMo4).

  • Un numero, indicante la percentuale di carbonio moltiplicata per 100 (e fin qui, facile)
  • Il simbolo chimico degli elementi di lega MA, ocio, messi nell’ordine partendo da quello presente in maggior quantità e via dicendo fino a quello che ce n’è di meno
  • Per i soli acciai debolmente legati un numero (o più numeri) che indicano rispettivamente la quantità dei suddetti elementi di lega MA, attenzione se no era tropo facile, per risalire all’effettiva percentuale dell’elemento di lega questo numero deve essere diviso per un fattore che cambia da elemento a elemento secondo questa tabella:mentre per gli acciai fortemente legati le percentuali degli elementi aggiunti vanno inserite “vere” e non corrette di alcun fattore.
  • Una lettera X prima del nome da aggiungere nel caso di acciai fortemente legati
  • La sigla KU alla fine di tutto il nome nel caso si stia parlando di acciai per utensili.

Quindi, ricapitolando, facciamo un esempio che mi è comodo. Tempo fa mia mamma mi ha regalato un coltello da cucina, vediamo meglio:

Bene, oltre a notare che l’azienda produttrice (che non citerò per evitare querele) ha sbagliato ad indicare il molibdeno (Mo, non MO), per le sue lame – che vi garantisco, tagliano come dei dannati rasoi, non avevo mai avuto un coltello del genere in casa,  c’è da stare in occhio – utilizza un acciaio del tipo:

X50CrMoV15

cioè un acciaio altamente legato (X), contenente lo 0,5% di carbonio (50) e, in sequenza, cromo (Cr), molibdeno (Mo) e vanadio (V). Poi c’è quel 15 che, come indicato sopra, è riferito al Cromo, presente nella lega in una percentuale del 15%. Non è indicato nulla circa le percentuali di vanadio e molibdeno perché presenti in una percentuale inferiore al’1%.

Completiamo la dissertazione sul mio coltello da cucina facendo alcune considerazioni interessanti: la percentuale di carbonio piuttosto elevata fa sì che questo acciaio – che in giro lo si trova quasi sempre indicato con il suo nome d’arte AISI 420 – sia capace di raggiungere elevatissimi valori di durezza dopo tempra (si può arrivare facile a 50 HRC – che non è Honda Racing ma Hardness Rockwell, durezza misurata secondo la scala Rockwell somebody’s watching me). Se ancora non sapete che cos’è la scala Rockwell (somebody’s watching me) non vi preoccupate, presto lo scoprirete ma, giusto per iniziare, vi basti sapere che 50 HRC non è tantissimo ma è comunque un bell’andare (ci sono acciai che arrivano a quasi 70 HRC ma, come detto, ne parleremo a tempo debito).

Al tanto carbonio, nell’acciaio del mio coltello troviamo però anche il 15% di cromo. Bene, molto rapidamente, il cromo, se presente in quantità superiori al 10% rende gli acciai inossidabili. Un esempio interessante a questo punto è quello dell’acciaio X5CrNi18-10 (fortemente legato, 0,05% di carbonio, 18% di cromo, 10% di nichel), anche conosciuto come AISI 304 e che per tanti anni ha dato da lavorare a Giorgio Mastrota

Bene, ora che sapete perché quando vi vendono le pentole vi dicono “acciaio 1810”, chiudiamo con il mio coltello ragionando brevemente sui pizzichi di molibdeno e vanadio presenti nella sua lama: questi due elementi infatti conferiscono all’acciaio delle spiccate caratteristiche di resistenza all’usura, ne migliorano la lavorabilità e, nel caso del molibdeno, la presenza di questo elemento migliora la penetrazione della tempra che male non fa mai.

Prima di procedere devo però fare una considerazione molto importante: la bontà di un acciaio non è data dalla sola composizione chimica ma, attenzione (e qui sento i trattamentisti alzarsi in piedi), dal trattamento termico o superficiale (tempra, bonifica, carbocementazione, nitrurazione ecc ecc) che viene eseguito sul metallo prima o dopo la lavorazione. Tuttavia è un po’ come una mano che lava l’altra: ci sono acciai che per la loro composizione chimica sono particolarmente adatti ai trattamenti termici (come il C40 o il leggendario 39NiCrMo4, entrambi identificati appunto come acciai da bonifica (bonifica = tempra + rinvenimento)) ma ci sono anche trattamenti termici che, se ben eseguiti, riescono ad esaltare le caratteristiche chimiche e di conseguenza meccaniche di questi acciai.

Un buon esempio è il leggendario 100Cr6 – da leggere centocromosei -, anche detto acciaio per cuscinetti perché proprio in questa particolare applicazione trova il suo più importante utilizzo. Questo acciaio, composto da un 1% di carbonio e un 6/4=1,5% di cromo, esprime le sue eccezionali caratteristiche di durezza e resistenza all’usura e alla compressione solo dopo un opportuno trattamento di tempra – che può sopportare senza troppe paranoie e senza deformarsi. Insomma, il 100Cr6, chiamato anche acciaio a tutta tempra, è una buona macchina, ma il trattamento termico (o superficiale) sono quattro gomme slick.

Ad ogni modo, dato ai trattamentisti quello che è dei trattamentisti, imparato che ogni acciaio ha una specie di codice fiscale che lo identifica e ci dice in maniera chiara da che elementi è composto e quindi che carattere ha, vi do ufficialmente un caloroso benvenuti nel paese delle meraviglie.

Non diremo al ragazzo che mi ha fatto questo fotomontaggio che i pistoni sono di Alluminio, invenzione del signor Walter Owen Bentley, QUEL Bentley. Per comodità farò finta che quel monoblocco sia di ghisa

Adesso potrai guardarti attorno con gli occhi finalmente aperti, potrai andare in giro dicendo che “il ferro non è solo ferro”, potrai prendere in mano una molla e, guardando il sole tramontare, sussurrare un bel “senti quanta armonia in questo 52Si5” (anche detto cinquantaduesiliciocinque o acciaio armonico o acciaio per molle, andate a vedere nella tabella più sopra cosa fa il silicio all’acciaio quando presente in percentuali superiori all’1%).

Ma non solo: da oggi, quando e se (ti auguro di no) sbiellerai la vespa o il kart, invece che incolpare te stesso per aver scazzato la carburazione, potrai incolpare il 16NiCr4 – da leggere sedicinichelcromoquattro – di cui probabilmente è composta la biella, un eccellente acciaio da cementazione (forse questo È l’acciaio da cementazione), facilmente trattabile e capace di ottenere elevate durezze superficiali (=resistenza all’usura) unita ad ottime doti di resistenza e tenacità al cuore.

Foto che fanno male. “È colpa della biella”, disse il saggio, “vendi quel kart” disse la mia compagna

Sempre restando in ambito motoristico, gli alberi a camme di solito sono costruiti in 18NiCrMo5 (anche lui un acciaio da cementazione, trattamento necessario per prevenire l’usura delle camme sui bilancieri) mentre gli alberi motore, per resistere alle forti sollecitazioni a cui sono sottoposti, spesso vengono costruiti utilizzando acciai da bonifica a più alto contenuto di carbonio come i vari 40NiCrMo2, 30NiCrMo12 o il 39NiCrMo3: questi particolari acciai raggiungono ottime doti di resistenza dopo bonifica grazie alla presenza del molibdeno e al loro interno contengono quasi sempre un pizzico di nichel, utile per enfatizzarne le caratteristiche di tenacità e resistenza meccanica. Proprio questi tipi di acciai e in particolare il 39NiCrMo4 – anche conosciuto come 39NCD4 – è uno degli acciai più versatili che esistono e viene largamente impiegato per ingranaggi, alberi, assali e in generale per tutti i pezzi meccanici sollecitati dinamicamente grazie alle sue buone doti di temprabilità unite ad una alta tenacità, un’ottima deformabilità a caldo e freddo (ovvero è #resiliente) e una buona lavorabilità alla macchina utensile. Infine, per non farci mancare nulla, con opportuni trattamenti termici questo tipo di acciaio può arrivare a pelare i 60 HRC (ovvero può diventare MOLTO duro).

Grazie alle sue caratteristiche il 39NCD4 è uno degli acciai più prodotti e utilizzati al mondo dopo il sempreverde C40. Per le valvole, invece, date le particolari sollecitazioni meccaniche e termiche a cui sono sottoposte, si utilizzano acciai più particolari e della serie X (quindi fortemente legati), alcuni esempi possono essere il X40CrSiMo10-2 o il X60CrMnMoVNbN21-10. La scelta di questo o quell’acciaio dipenderà ovviamente dal tipo di motore che stiamo progettando ma anche dal budget a disposizione. Adesso è da un po’ che non vendo acciaio ma se un C40 mediamente gira attorno ai 2€/kg e il 39NiCrMo4 si vende a circa 3,5€/kg, per un chilo di X37CrMoV5-1 ci vogliono circa 6 €/kg se lo prendete come se fosse un farmaco equivalente ma se lo volete di marca (es. un chilo di Uddeholm Vidar Superior, nome con cui la casa svedese identifica questo acciaio), il prezzo può salire a oltre 12 €/kg, e con l’acciaio fare dei kg si fa in fretta. A questo aggiungiamo che se il portafogli lo permette e se le prestazioni del motore diventano notevoli, una buona idea è di lasciare in acciaio le sole valvole di aspirazione mentre, per quelle di scarico, splash the cash e ripiegare su materiali molti più interessanti, prestazionali e, di conseguenza, costosi come l’Inconel, il titanio o il Nimonic.

NOTA IMPORTANTE: negli ultimi anni sono stati sviluppati materiali molto migliori dell’acciaio ma, quando si parla di progetti industriali da produrre su larga scala non bisogna dimenticare il fattore economico ed è qui che l’acciaio vince: è un materiale eccezionale che si riesce a produrre ad un prezzo relativamente contenuto.  Se riesci ad ottenere lo stesso risultato spendendo un decimo, l’acciaio è sempre la scelta migliore, a volte usare certe leghe e certi nomi è solo un vezzo, un po’ come le Golf GTI RRRRRRRRRRRR Stage 2,75. Tempo fa girava la leggenda che in Pagani usassero viti in titanio che all’azienda costavano 13€ l’una: sono migliori di quelle in acciaio? Dipende da a cosa servono queste viti. Ti permettono di vendere una macchina a 2 milioni di euro? Certo.

Con la Huayra siamo arrivati a 80$ a bullone, ayeah

Domanda lecita: ma perché a parità di composizione chimica devo prendere un acciaio “di marca”? Semplice, produrre acciaio è un processo estremamente complesso (tanto che l’uomo ci ha messo quasi 1500 anni per imparare) e che richiede, specialmente nel caso degli acciai più “esotici”, metodologie produttive complicate e un controllo qualità molto accurato. Solo le acciaierie più tecnologicamente avanzate e prestigiose sono capaci di garantire fino in fondo che l’acciaio da loro prodotto rispecchi al 100% i più alti e severi standard qualitativi in termini di assenza di inclusioni e difetti, omogeneità del grano cristallino, isotropia delle caratteristiche fisiche e meccaniche ecc ecc. Presente la storia dell’acciaio di scarsa qualità (e radioattivo) proveniente dalla Cina? Ecco.

Ora però voglio fare un ragionamento: gli elementi chimici presenti in natura sono un po’ come le lettere dell’alfabeto che sono solo una ventina ma che, grazie ad infinite combinazioni, permettono di scrivere interi vocabolari e una marea di cazzate sui social. Questo quindi ci porta alla conclusione che potenzialmente esistono infinite tipologie di acciaio, con un po’ di quello e un po’ meno di quell’altro e un pizzichino di quell’elemento là in fondo con la conseguenza che, con un po’ di pazienza e magari un’acciaieria a portata di mano, anche tu potresti inventarti una tipologia di acciaio o sviluppare quello più adatto ai tuoi scopi. È quello che ad esempio ha fatto il costruttore di coltelli Chris Reeve in collaborazione con la Crucible Industries, azienda statunitense specializzata nella produzione di acciai speciali. Il nostro Chris, in cerca di un nuovo tipo di acciaio per i suoi coltelli si è inventato l’S30V, un particolare acciaio inossidabile (X145CrVMo14-4-2) contenente non solo parecchio carbonio e cromo ma anche una buona percentuale di vanadio tale da favorire la formazione di carburi di vanadio, utili per conferire all’acciaio un alto grado di durezza dopo la tempra. Questo acciaio ad oggi è riconosciuto come uno dei migliori acciai al mondo per la produzione di coltelli anche se paga lo scotto di un costo elevatissimo, circa 80 €/kg. Ovviamente, attenzione, quello che può essere un buon acciaio per fare i coltelli però potrebbe essere un pessimo acciaio per fare qualcos’altro quindi, cosa importante da tenere sempre in considerazione, non esiste il miglior acciaio in assoluto, esiste il miglior acciaio per quello che devi fare e per le tue tasche.

Visto che quindi esistono infinite tipologie di acciai e che quindi, potenzialmente questo articolo potrebbe durare all’infinito, voglio togliervi giusto un paio di curiosità: Volete sapere di cosa è fatto, che ne so, il gancio di arresto degli aeroplani impiegati sulle portaerei? Semplice, si usa il Ferrium M54, nome commerciale di un particolare tipo di acciaio brevettato dall’azienda statunitense Questek e che rappresenta uno degli acciai più altoresistenziali del mondo, tanto che viene utilizzato non solo per i ganci di arresto ma anche per le gambe dei carrelli degli aerei navali che quando atterrano tirano delle teghe importanti.

“Se riesci ad allontanarti dopo un atterraggio con le tue gambe, è un buon atterraggio. Se usi l’aeroplano il giorno successivo, è un atterraggio eccezionale”, Chuck Yeager.

Insomma, potrei andare avanti per ore a snocciolare tipologie di acciai e relative applicazioni ma voglio invece ritornare ad inizio articolo e al povero Heath Coleman: il perno che sarebbe dovuto essere inserito sul suo elicottero sarebbe dovuto essere di un acciaio- l’ho scritto all’inizio, l’X37CrMnV5-1 – particolarmente indicato per pezzi destinati a subire fortissime sollecitazioni meccaniche, pezzi come come il perno che tiene la pala di un elicottero fissata sul mozzo del rotore. L’acciaio di cui era fatto il perno che ha ceduto al mostruoso sforzo di taglio a cui è sottoposto quel componente – e costato la vita al pilota – è sicuramente ottimo e si presta bene a situazioni in cui è richiesta una buona resistenza all’ossidazione ma no, l’AISI 316, pur essendo un ottimo acciaio inox, non andava bene per tenere – per poco – la pala di un elicottero fissata sul mozzo del rotore.

NOTA FINALE: in diversi mi avete scritto chiedendomi di che acciaio sono costruite le nuove astronavi di Elon Musk. La risposta è semplice: AISI 304L, un acciaio inox della serie X2CrNi18-9 e caratterizzato da eccellenti doti di saldabilità e una buona resistenza alla corrosione.

NOTA FINALE PER QUELLI CHE HANNO FATTO L’ITIS E CONOSCONO L’ARGOMENTO: Come avete notato ho escluso dalla trattazione gli acciai appartenenti al primo gruppo, quelli “denominati in base all’impiego e alle loro proprietà meccaniche” come il leggendario Fe360 e compagnia cantante. Non mi sono dimenticato di loro, ho solo voluto evitare di complicare ulteriormente una questione già di suo abbastanza incasinata.

Ciao ragazzi, che il diagramma Ferro-carbonio sia con voi.

Articolo del 28 Marzo 2023 / a cura di Il direttore

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  • Michele

    Ciao Direttore, è possibile che tu abbia invertito due elementi nella descrizione? Incollo la parte dell’articolo
    “X50CrMoV15

    cioè un acciaio altamente legato (X), contenente lo 0,5% di carbonio (50) e, in sequenza, cromo (Cr), vanadio (V) e molibdeno (Mo). ” secondo la tua (ottima) spiegazione c’è più molibdeno che vanadio, ma hai scritto il contrario….o sbaglio io? Grazie!

    • Ecco, mi hai sgamato! Correggo subito, grazie dell’occhio attento

  • Davide

    Altra piccola nota, le viti della Huayra sono in Titanio grado 5, o TI 6Al-5V e vengono usati con il solo scopo di risparmiare peso (sono paragonabili a viti Classe 10.9)…..un po’ come faccio io nella mia F4

  • Paolo Baccolo

    direttore, leggendo un testo qualsiasi si riesce a capire benissimo se lo scrittore é un idiota saccente, oppure un praticone, un esperto o, infine, se é un appassionato/ossessionato che muore dietro l’argomento che descrive. Complimenti per questo testo, che oltre ad essere chiaro come sempre (io sono nonno, l’ho capito pure io..) svela anche un pezzettino della sua anima.

  • Paolo R.

    Un commosso grazie.

  • Lele

    Per curiosità, ho visto cosa nascondeva la pillola azzurra.
    Una roba talmente ignorante che ho dimenticato come ci si siede.

  • Matteo

    Grazie per la spiegazione, avrei una domanda nata da una frase detta dal negoziante che ha venduto il lavello della cucina di mia figlia :” si capisce se è acciaio buono perché la calamita non si attacca, “ . Sono rimasto basito perché ero convinto che gli acciai avessero capacità magnetiche simili al ferro . Poi ho letto su Wikipedia che alcuni sono attratti altri no ( se ho letto bene). Da che dipende questa differenza ? Forse dal tenore di carbonio o dai trattamenti termici che allineano le molecole differentemente ? O dalla lega.?

    • Davide

      Perchè il lavello è fatto di un acciao inox austenitico (tipo aisi 304) che è amagnetico.

  • Stefano Curri

    Da responsabile tecnico di un mollificio ti dico che ho goduto ogni singolo pizzico di C e Si sparso per l’articolo.
    E l’Indovina Chi con il mitico 50CrV4 è già il gioco ufficiale della ditta.
    Sei un Grande con due OO a 70HRc… 🙂

  • Paolo

    Questi articoli li farò leggere alla mia “altra metà del Cielo” che ogni tanto se ne esce con “ma questo è ferro o acciaio?” indicando un qualsiasi prodotto in metallo che non sia alluminio o roba simile (mi astengo dall’entrare nelle sottigliezze distintive delle leghe non ferrose con Lei). Grazie per gli articoli (tutti) sempre super piacevoli da leggere.

  • IngPerito ma più Perito che Ing

    Caro direttore, non so come dirtelo…
    La normativa EN10083-3 che definiva il 39NiCrMo4 è stata sostituita dalla ISO 683-2 che NON contempla il buon vecchio 39

    Alcuni fornitori lo hanno ancora a catalogo, ma in futuro non verrà più prodotto.
    Quelli più vicini per caratteristiche meccaniche sono 36CrNiMo4 e 34CrNiMo6

    Il 39 è morto. Lunga vita al 39

    PS: non includere la serie S235/S275/S355 (o i loro antenati Fe360, Fe430 e Fe510) secondo me è sbagliato.
    Il 99% della carpenteria strutturale, dai carriponte ai ponti strallati, è fatta con questi.

  • Nico Busolini

    Non posso che fare i COMLIMENTI, a chi si è cimentato nell’ arduo esercizio di spiegare, in “poche righe”, un argomento vastissimo e complesso come quello della classificazione e utilizzi delle svariate marche di acciaio.
    Dopo aver lavorato per una vita in una delle migliori acciaierie italiane produttrici di acciai speciali, ora in pensione da molti anni faccio il consulente, e spesso mi capita di affrontare questo argomento anche con studenti, e questa potrebbe essere una traccia molto utile. Non a caso, una delle mie presentazioni termina con la stessa frase che hai riportato in grassetto “non esiste il miglior acciaio in assoluto, esiste il miglior acciaio per quello che devi fare e per le tue tasche”. Umilmente, mi permetto di fare un paio di osservazioni. In due circostanze hai inserito l’acciaio per cemento armato come “acciai duri (da 0,50% a 0,9%), generalmente impiegati per produrre tondi da armatura” – “un cazzuto acciaio resistente al piegamento come quello usato per produrre i tondini da cemento armato (spesso si usa il C80)”. Sono certo che è stata una svista, dal momento che per questo utilizzo serve un acciaio “dolce o,20 ” con un buon allungamento, che è la base per l’elasticità delle strutture antisismiche. A questo si aggiunge un p’ò di Mn e l’acciaio è fatto, sopporta anche tenori di rame relativamente alti quindi si parte da un rottame non necessariamente di ottima qualità. Per quanto riguarda il C80, ricordo che, in fabbricazione, quando per qualche motivo ci “scappava” il carbonio in qualche colata, non potendolo ridurre si aggiungeva fino appunto allo 0,8% e si dirottava a BARRE MACINANTI…
    Ho visto che ti sei cimentato anche in una indicazione di prezzo, che è un ulteriore BUCO NERO. A parte le variazioni dettate da costi di energia e materie prime, è impossibile sparare un prezzo, Certo che 2 EU/Kg per un C40 o 3,5 per un 39NCD si riferisce a piccoli quantitativi, visto che per grossi lotti (colate intere) la metà sarebbe già tanto, poi bisognerebbe considerare se le barre sono laminate o forgiate, pelate trattate termicamente ecc. ma il discorso diventerebbe troppo lungo

  • Nico Busolini

    Vorrei aggiungere che l’acciaio X37 Cr Mn V5 particolarmente difficile da produrre sopratutto nelle grosse sezioni, ed è pertanto il mio preferito, sicuramente da MOLTE SODDISFAZIONI….. Molto più abbordabile il 40 Ni Cr Mo 6, e anche questo non è certo rottame….

  • Francesco

    Ci ho messo due giorni per leggerlo, ora so di non sapere
    Grazie

  • simone rambaldi

    Ciao , i mi occupo di motori per auto da gara elettriche e volevo chiederti se puoi includere tutta la parte relativa agli acciai magnetici , e’ un mondo ampissimo e che include tantissimi aspetti del lamierino , per prima cosa nei motori da comeptizione si cerca di scendere il piu’ possibile con gli spessori per limitare le eddy current ( ad esempio in Formula E hanno messo il limite di 0,15 come spessoreper limitare i costi) , pero’ lo spessore ridotto e la tranciatura cozzano completamente con le tipologie di acciaio necessarie , quasi sempre con oltre il 10% di silicio per alzare la resistivita’ , poi si usa spesso il nickel per aumentare la permeabilita’ magnetica ed il titanio per cercare di mantenere i grani i piu’ piccoli possibile. Altri acciai molto particolari sono quelli che si usavano nelle moto elettriche da gara fine anni ’90 primi anni 2000 quando si usavano gli acciai a grani orientati ( gli stessi dei trasformatori) dove con trattamenti termici e magnetici si ottengono acciai con le dimensioni dei grani orientate tutte in una specifica direzione per fare in modo che la permeabilita’ magnetica abbia un asse preferenziale

  • simone rambaldi

    Cercando ho trovato una paginetta introduttiva sugli acciai elettrici anche se oramai obsoleta ( ad esempio nelle auto odierne i 400 Hz sono superati da un po’ e con l’attivo dei SiC e dei GaN si punta ai 500 – 600 con ovviamente ulteriore stress sugli acciai magnetici del motore http://www.infoacciaio.com/glossario/acciaio-elettrico/

  • Pierĺuigi Cascioli

    Buondi
    Bellissimo articolo…lo studìo della meccanica e’ sempre molto affascinante. E comunque mio nonno ste cose le capiva bene, non era ingegniere, ma lavorava alla Terni acciaci speciali, ogni tanto mi raccontava di come nasceva una piastra d’acciaio “speciale”. Grazie. Pg

  • Davide Tamarri

    Sei un grande.

  • Sbalorditivo
    PorcaMiseria…scritto bene, veloce da leggere e comprendere.
    Certo come dici te bisogna farsi un pippone per leggere tutta la manfrina della normativa UNI, ma il tuo sunto è “a prova di nonna”

    Grazie per il tuo contributo

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