Header image  
Skills and Tools  
 

Home

 

Skill

Guide per il fai-da-te e l'outdoor .
(in continuo aggiornamento)

 

Coltelli

Tutte le guide per imparare a conoscere i nostri compagni

 

Untitled Document

Lfacciaio

Lfacciaio e una lega ferro-carbonio in cui la percentuale di questfultimo elemento e variabile e raggiunge un valore massimo del 2,11%. Al di sopra di tale percentuale e sino al 6,69% di C si parla di ghise.
Gli acciai, oltre al carbonio, contengono quantita variabili di altri elementi di lega (alliganti) come Cromo (Cr), Molibdeno (Mo), Manganese (Mn), Vanadio (V), Silicio (Si), Wolframio (W), Cobalto (Co), Nichel (Ni), Fosforo (P), Azoto (N), ecc. Questi elementi donano allfacciaio caratteristiche particolari e incidono fortemente sulle sue proprieta meccaniche.
Vediamo brevemente i principali effetti degli elementi di lega piu comuni:

Carbonio (C): e lfelemento principale, il piu importante. Ef proprio grazie ad esso che lfacciaio puo essere temprato, donandogli maggiore durezza e modificando profondamente la sua struttura le sue caratteristiche meccaniche. Dunque il carbonio aumenta notevolmente la durezza (grazie alla formazione di martensite e cementite), la resistenza allfusura, doti di taglio e tenuta del filo, resistenza a trazione e a flessione ma diminuisce la resilienza (resistenza allfurto) la resistenza allfossidazione e la facilita di raffilatura. La cementite (Ovvero carburo di fero Fe3C) ha una durezza di 1100 HV. La martensite satura TCC (detta anche gfresca) di 65-66 Hrc.

Cromo (Cr): questo elemento e presente negli acciai in quantita estremamente variabili. La sua funzione principale e di aumentare la resistenza allfossidazione e a numerosi agenti corrosivi, formando un sottilissimo strato protettivo (invisibile ad occhio nudo) sulla superficie dellfacciaio. Gli acciai con un contenuto di cromo superiore al 12% vengono detti inossidabili. Il cromo forma carburi duri (1600 HV), aumenta anche la resistenza allfusura (formando carburi molto duri), resistenza a flessione, trazione e torsione diminuendo pero la resilienza (resistenza allfurto),doti di taglio, tenuta del filo, e facilita di raffilatura. Migliora la temprabilita dellfacciaio.

 

Manganese (Mn): se presente in quantita superiori allf 1% aumenta in maniera considerevole la massima durezza ottenibile tramite opportuno trattamento termico e abbassa i valori di temperatura di tempra e ricottura (per questo motivo e presente in basse quantita od e assente negli acciai per lavorazioni a caldo e negli acciai rapidi e super rapidi). Incrementa inoltre la penetrazione della tempra, la tenacita, la resistenza a trazione e allfusura (sotto questo punto di vista lf1% di Mn corrisponde allo 0,12% di C) e migliora la deformabilita a caldo. Provoca inconvenienti durante la cementazione e diminuisce la deformabilita a freddo.

Molibdeno (Mo): questo elemento, formatore di carburi estremamente duri (1800 HV), aumenta la durezza massima ottenibile grazie alla tempra, la resistenza allfusura, doti di taglio e tenuta del filo e migliora la stabilita della pellicola protettiva formata dal cromo.
Incrementa la durezza a caldo dellfacciaio dato che i carburi di tale elemento hanno un elevata resistenza alla coalescenza alle alte temperature. Ha sotto questo punto di vista unfefficienza doppia rispetto al Wolframio. Agisce favorevolmente contro la fragilita di rinvenimento (malattia di Krupp) e migliora le caratteristiche meccaniche. In particolare migliora il limite di fatica e la resistenza allf abrasione a caldo.

 

Wolframio (W): questo elemento forma carburi molto duri (2500 HV), aumentando la resistenza allfusura, doti di taglio e tenuta del filo ma abbassa la facilita di raffilatura ed incrementa i valori di durezza massima e minima ottenibili tramite il processo di tempra.
Incrementa la temprabilita dellfacciaio (in misura maggiore rispetto a cromo e molibdeno) anche la resistenza dellfacciaio (allo stato temprato) alla ricottura, migliorando quindi la durezza a caldo, formando carburi molto duri e resistenti alla coalescenza. Il molibdeno sotto questo punto di vista ha un efficienza doppia. Per questo motivo e presente in elevate quantita negli acciai rapidi (HS) e super rapidi (HSS).
Come il molibdeno migliora le caratteristiche meccaniche dellfacciaio.
Il Wolframio e il corrispettivo del tungsteno (T).

Vanadio (V): forma carburi duri (2800 HV) e aumenta la resistenza allfusura, doti di taglio, tenuta del filo, resilienza (resistenza allfurto) e limite a fatica.
Diminuisce la crescita del grano.

Cobalto (Co): pur non formando carburi aumentando la resistenza allfusura, la durezza massima ottenibile e la resistenza dellfacciaio (allo stato temprato) alla ricottura, aumentando la stabilita dei carburi di Mo e T anche alle elevate temperature. Presente in elevate quantita negli acciai super rapidi (HSS). Peggiora la temprabilita (aumentando la velocita critica superiore di raffreddamento).
Innalza gli orizzonti Ms e Mf.

Silicio (Si): aumenta la flessibilita, il limite di snervamento e la durezza (se presente in elevate percentuali allfaumentare del silicio diminuisce resilienza e lfallungamento a rottura). In generale migliora le doti meccaniche dellfacciaio e la emprabilita (diminuisce la velocita critica superiore di raffreddamento).

Nichel (Ni): aumenta la lavorabilita e la duttilita dellfacciaio, eleva la penetrazione della tempra, contribuisce ad aumentare la tenacita (vedi acciai da costruzione) ma abbassa la temperatura di ricottura e di tempra (funzione negativa per gli acciai da utensile). Ef tollerabile negli acciai per la costruzione di lame solo in quantita ridotte.

Piombo (Pb) e Zolfo (S): vengono aggiunti in bassissime quantita (0,03-0,05) per migliorare la lavorabilita dellfacciaio.

Azoto (N): aumenta la durezza, resistenza allfusura, doti di taglio, tenuta del filo e resistenza allfusura e alla corrosione dellfacciaio. Forma nitruri molto duri con lfalluminio.
Alluminio (Al): l'alluminio ha un energico potere disossidante. Conferisce all'acciaio una notevole resistenza all'ossidazione a caldo ed ostacola la diffusione del carbonio, quindi e dannoso nella cementazione Forma con l'azoto nitruri durissimi, dunque rappresenta l'elemento base degli acciai per nitrurazione. In piccoli quantitativi (’ 0,020%), l'alluminio contribuisce all'affinamento del grano. Circa la saldabilita, peggiora gia con lo 0,40% di alluminio.
Rame (Cu): Aumenta la resistenza alla corrosione , la resistenza a trazione e la tensione di snervamento .

Titanio (Ti), Tantalio (Ta) e Niobio: Formano carburi molto duri aumentando la resistenza allfusura, la durezza massima ottenibile (tramite adeguato trattamento termico), doti di taglio, tenuta del filo. Il Titanio forma carburi piu duri di quelli di Mo, W, V e Nb.
Il Niobio forma carburi duri come quelli di V.

Esistono dunque, a seconda della particolare composizione chimica, diverse categorie di acciai. Quelle di maggior interesse in coltelleria sono:
Acciai al carbonio: sono acciai con contenuto di elementi di lega estremamente variabile ma con contenuto di cromo inferiore dellf11%. Gli acciai al carbonio si possono dividere in bassolegati (con contenuto totale di elementi di lega inferiore al 4%) e altolegati (con contenuto totale di elementi di lega superiore al 4%). Nella prima categoria (bassolegati) dunque troviamo solitamente acciai con contenuto di C variabile tra lo 0,4% circa e lf 1,5% circa e basso-bassissimo contenuto di cromo ed altri alliganti. Gli acciai bassolegati hanno scarsissima resistenza allfossidazione e alla corrosione ma hanno buone doti meccaniche (in particolare mostrano una resilienza piu che buona) e doti di taglio e tenuta del filo piu che buone, rimanendo comunque estremamente semplici da riaffilare. Sono anche abbastanza semplici da temprare. Questi acciai infatti mostrano temperature di tempra relativamente basse (800-900‹C) e richiedono raffreddamenti abbastanza veloci, in acqua, acqua e sale, acqua e sapone o olio.
Anche il processo di rinvenimento e abbastanza semplice, non avendo curve di rinvenimento complesse. Alcuni esempi di acciai al carbonio bassolegati: aisi 1050, 1060, 1070, 1090, O2, O1, 5160, 5180.
Per quando riguarda invece gli acciai al carbonio altolegati le caratteristiche possono essere molto diverse da acciaio ad acciaio, visto che la composizione puo variare notevolmente. Per questo motivo e molto difficile fare un discorso generale sulle loro caratteristiche ed e buona norma analizzare singolarmente, a seconda dei casi, ogni singolo acciaio preso in esame.
Sono pero piu complessi da temprare rispetto agli acciai bassolegati, avendo temperature di tempra superiori, curve di rinvenimento piu complesse ed essendo piu esposti a problemi di fragilita di rinvenimento e decarburazione. Sono soggetti allfindurimento secondario, che avviene a temperature di rinvenimento superiori ai 450‹C circa.
Alcuni esempi di acciai al carbonio altolegati: aisi A2, S7, M2, M4, Croucible CPM 3V, Bohler K360, K390, DC 53.
Acciai inossidabili martensitici: sono acciai con quantita di cromo superiori allf11% e contenuto di carbonio generalmente compreso tra lo 0,4% circa e il 2,1% circa. In questa gcategoriah troviamo tutti gli acciai inossidabili che possono essere temprati (vedremo meglio, in una sezione apposita, come e perche). Essi hanno, mediamente, valori di resilienza, doti di taglio e tenuta del filo e tenacia inferiori rispetto agli acciai al carbonio ( ma ci tengo a precisare che questo e un discorso generale). Essi inoltre richiedono maggiori accortezze, soprattutto rispetto agli acciai a carbonio bassolegati, per i processi di tempra e rinvenimento, perche presentano temperature di tempra superiori, curve di rinvenimento piu complesse e perche sono sensibili a fenomeni di decarburazione e a fragilita di rinvenimento, anche se possono essere raffreddati senza problemi in aria ventilata, avendo valori della velocita critica superiore abbastanza modesti. Sono soggetti allfindurimento secondario.
Alcuni esempi di acciai inossidabili martesitici: aisi 420, 440 A, 440B, 440C, Bohler N690, Vg10, Ats 34, Rwl 34, BG42, Aus 6, Aus 8, Aus 10.

Acciai inossidabili austenitici: questi acciai hanno tenore di cromo compreso tra il 16% e il 30%, contenuto di nichel compreso tra il 6 e il 20% nonche quantita di carbonio inferiori allo 0,1%.
Non sono dunque temprabili e sono totalmente inadatti alla costruzione di lame. Vengono utilizzati solamente per la costruzione di guardie e fornimenti, soprattutto perche semplici da lavorare, relativamente poco costosi e con elevati valori di resistenza allfossidazione e alla corrosione.
Alcuni esempi di acciai inossidabili austenitici: aisi 316, 316L, 304.

Oltre alla scelta di un buon acciaio e di fondamentale importanza la scelta del giusto trattamento termico e la sua corretta esecuzione.
Riservandoci una sezione a parte per parlare piu in dettaglio dei meccanismi alla base dei principali trattamenti termici, ovvero tempra, rinvenimento, distensione, ricottura nonche normalizzazione e per parlare delle fasi (forme allotropiche) che puo formare lfacciaio, vediamo brevemente cosa si intende quando si parla di tempra e di rinvenimento.

La tempra e il processo con cui si dona durezza allfacciaio, aumentando anche la resistenza allfusura, doti di taglio, tenuta del filo, resistenza allfossidazione, alla corrosione e, in generale, la resistenza meccanica.
Questo trattamento consiste nel portare lfacciaio ad una determinata temperatura, detta di austenizzazione (perche a tale temperatura lfacciaio assume struttura austenitica) e mantenerlo a tale temperatura per un determinato tempo, dopodiche effettuare un raffreddamento veloce (spegnimento). Tale raffreddamento puo essere eseguito, a seconda dellfacciao utilizzato e della temperatura di tempra adottata, in acqua, acqua e sale, acqua e sapone, olio, bagno di sali fusi o aria ventilata.
Grazie a questo veloce raffreddamento lfacciaio assume struttura martensitica, molto dura, tipica degli acciai allo stato temprato. Per gli acciai ad alto contenuto di carbonio (siano essi inossidabili o meno) si avra anche la presenza di carburi, che innalzano, anche se in maniera meno marcata, la durezza dellfacciaio..
Il passaggio da struttura austenitica a quella martensitica pero provoca la formazione di deleterie tensioni interne che possono essere eliminate tramite la distensione oppure tramite il rinvenimento.
Tale tensioni interne possono essere eliminate tramite una semplice distensione oppure traite rinvenimento.
La distensione, eseguita a temperature di circa 150-200‹C ha generalmente la funzione di eliminare le tensioni interne senza pressoche modificare la durezza.
Il rinvenimento viene eseguito a T piu elevate, anche a 500-550‹C per acciai altolegati e alcuni inossidabili martensitici e modifica la durezza, resistenza meccanica, tenacita e reistenza alfusura dellfacciaio.
Vedremo successivamente come, per questi acciai, si abbia un incremento della durezza a certi intervalli di temperatura di rinvenimento.
Solitamente il tempo di permanenza alla temperatura di rinvenimento e tanto piu basso quanto piu alta e tale temperatura e viceversa.

 

 

A cura di Templar con la consulenza di Molletta

  • Outdoor
    Qui tutti i consigli per escursioni, da come accendere un fuoco a come piantare una tenda. E molto altro...
  • Coltelli
    Qui troverete tutto cio che vi servira sapere sui nostri fidati compagni. Da come sceglierli in base all'uso, agli acciai, come mantenerli e affilarli ecc...
  • Intaglio e handmade
    Consigli per i lavori in legno, cera, vetro ecc..

 

 

 

Home