La lavorazione acciaio è una componente enorme dell’attività industriale: basti pensare a quanti sono gli oggetti, nella nostra stessa vita quotidiana, composti in tutto o in parte proprio di questo materiale. Questa lega fra ferro e carbonio, fin dalla sua scoperta, è infatti stata preferita agli altri materiali, metalli o leghe, per una vastissima gamma di produzioni e applicazioni, proprio per le sue eccezionali qualità meccaniche, che ne hanno fatto il protagonista indiscusso, nonchè l’elemento essenziale, della seconda rivoluzione industriale, e quindi in un certo senso dell’aspetto del mondo odierno.
Tali caratteristiche hanno origine in due differenti elementi, che concorrono a creare i diversi tipi di acciaio – che sono molteplici e hanno in effetti applicazioni molto differenti, fatto normale se consideriamo che l’acciaio viene utilizzato tanto per produrre coltelli affilatissimi quanto per costruire le armature interne del cemento con cui sono costruiti i grattacieli.
Il primo di questi elementi è la composizione reale dell’acciaio in questione – che non è limitata al ferro e al carbonio, ma prevede anche l’introduzione di piccole quantità di altre sostanze chimiche, il cui effetto va ad alterare le proprietà meccaniche dell’acciaio stesso: in questo modo, aggiunte di cromo nella lega aumentano la resistenza, aggiunte di tungsteno la durezza, aggiunte di rame proteggono dalla corrosione… la varietà di possibili aggiunte è amplissima.
Il secondo elemento che permette la grande varietà di applicazioni di questa lega (o, visto quanto appena detto, di queste molteplici leghe che condividono il nome di “acciai” e sono rese diverse solo da piccole variazioni della composizione chimica) è quello, appunto, della lavorazione acciaio. Nel caso specifico, esamineremo oggi due trattamenti termici applicabili all’acciaio: si tratta di cicli particolari, per temperature e tempistiche, di riscaldamento e raffreddamento del materiale, che vanno a modificarne la struttura cristallina, con effetti spesso macroscopici sulle proprietà meccaniche.
RINVENIMENTO
A seguito di quella che è forse la lavorazione acciaio più nota, la tempra, che aumenta la durezza del materiale, si ha spesso un effetto collaterale di per sè normalissimo, ma negativo per le applicazioni, ossia l’aumento, talvolta eccessivo per l’applicazione desiderata, della fragilità del materiale. Proprio per recuperare, anche se a scapito di parte della durezza ottenuta con la tempra, un livello di fragilità inferiore, Il riscaldamento a specifiche temperature, e successivo raffreddamento controllato, permettono di ripristinare la struttura cristallina del materiale in modo che sia meno fragile ma mantenga un grado significativo di durezza.
RICOTTURA
La lavorazione acciaio definita di ricottura si conduce in forni industriali, come ad esempio i forni a carro, e si compone di una fase di riscaldamento sotto la temperatura di fusione seguita da un lento raffreddamento. Il suo scopo è quello di preparare l’acciaio alle successive fasi di lavorazione, nello specifico migliorando almeno uno, o idealmente tutti, gli equilibri dell’acciaio: quello chimico, per migliorare l’omogeneità del materiale, quello strutturale, per trasformare le fasi dell’acciaio dette metastabili, che esibiscono particolari caratteristiche come l’austenite, e quello meccanico, per ridurre le tensioni interne. Il risultato è in generale un acciaio più dolce ed omogeneo, nel quale la lavorabilità è migliorata, e la struttura cristallina non presenta difetti.