ELEMENTI DI LEGA, QUALI SONO I LORO RUOLI NEGLI ACCIAI DA COLTELLERIA?

Fonte: https://ficlu.org/2019-anno-internazionale-della-tavola-periodica-degli-elementi-chimici/

Quante volte ti è capitato di sentir dire da un tuo amico che ha comprato un coltello fatto con acciaio al vanadio, oppure sentirlo parlare delle punte da muro al widia, oppure di quelle all’ 8% di cobalto per tagliare l’acciaio? Ti spiegherò ora cosa significa per un acciaio contenere questi elementi di lega.

Ogni acciaio ha la sua ricetta (composizione chimica) fatta con i propri ingredienti (elementi di lega), che mescolati nelle giuste dosi gli donano delle caratteristiche uniche.

Esistono sostanzialmente due metodi per creare queste ricette:

• utilizzando materie prime pure (si creano ricette precise e di altissima qualità);
• oppure usando elementi derivati dal riciclo di acciai già esistenti (si creano ricette sporche contenenti quantità, seppur piccole, di elementi di lega non voluti).

ELEMENTI DI LEGA

Ecco un elenco degli elementi di lega che vengono normalmente utilizzati nella produzione di acciai. Essi sono:

• Alluminio (Al)

Viene utilizzato soprattutto negli acciai a grana fine. Esso infatti, oltre ad avere un alto potere disossidante, affina molto il grano dell’acciaio. Utilizzato insieme a molibdeno e cromo aumenta la durezza superficiale. Miscelato con l’azoto invece permette di creare dei nitrir durissimi. Il suo utilizzo porta però anche degli effetti negativi, infatti diminuisce la resilienza, la saldabilità, la strizione (ovvero la riduzione della sezione trasversale subita da un corpo sottoposto a trazione), la fucinanbilità e la resistenza all’ossidazione.

Utilizzato negli acciai tipo:

• Azoto (N)

E’ utilizzato negli acciai inossidabili in quanto aumenta molto la resistenza alla corrosione (pitting), inoltre aumenta la resistenza meccanica e stabilizza lo stato di austenite. È anche usato usato per la produzione dei sinterizzati e nei processi di ricottura.

Utilizzato negli acciai tipo: NITRO B, 14C28N, 420MOD.

• Boro (B)

Viene usato nei bassolegati per aumentare la temprabilità e quindi la sua attitudine ai trattamenti termici in dosi comprese tra lo 0.0005 allo 0.003%.

Utilizzato negli acciai tipo: 30 MN B5.

• Carbonio (C)

È l’elemento principe di ogni acciaio. Ne aumenta la durezza e la temprabilità.

Utilizzato in tutti gli acciai.

• Cobalto (Co)

Utilizzato molto negli acciai per lavorazione a caldo rapidi e super rapidi. Esso non forma carburi da solo, ma è un moltiplicatore di effetti degli altri elementi. Previene l’ossidazione, e rende più stabile la martensite, ma diminuisce la penetrazione della tempra.

Utilizzato negli acciai tipo: CPM S110V, N690Co, VG10, ATS-55, COS-Laminato.

• Cromo (Cr)

E’ l’elemento che distingue gli acciai cosiddetti carbonio dagli inox, essi infatti diventano inossidabili quando la sua presenza è maggiore o uguale al 12%. Di norma viene utilizzato insieme a nichel e molibdeno. Esso fa aumentare la resistenza alla corrosione, la resistenza all’usura e la stabilità al rinvenimento. Aumenta inoltre la durezza, il limite di elasticità e la formazione di carburi da resistenza all’usura, migliora la resistenza alla trazione e riduce la fragilità a freddo.

Utilizzato in tutti gli acciai inox e in qualche carbonioso in piccole quantità.

• Rame (Cu)

Viene utilizzato spesso negli acciai tipo CORTEN (a basso contenuto di elementi di lega) e ne migliora la resistenza alla corrosione atmosferica e la resistenza alla fatica.

Utilizzato negli acciai tipo: COR-TEN, 125 SC, C70.

• Manganese (Mn)

Probabilmente è uno degli elementi di lega più utilizzato nell’acciaio dopo il carbonio. Esso si comporta un po’ come l’alluminio da disossidante ma anche da desolforante, infatti riduce la fragilità a caldo provocata dai solfuri di altri elementi. Riesce a ridurre la velocità di raffreddamento aumentando quindi la temprabilità, aumenta inoltre la resistenza meccanica e la durezza.

Utilizzato in quasi tutti gli acciai ma in gradi quantità in questi: O1, 5160, A2, 440, N690.

• Molibdeno (Mo)

anche esso largamente utilizzato in tutti gli acciai spesso combinato con nichel e cromo. Influisce aumentando sensibilmente la temprabilità e sulla stabilità al rinvenimento. Riesce ad aumentare la durezza, la resistenza all’usura, la tenacità, la resistenza alla corrosione e quella alla fatica.

Utilizzato in quasi tutti gli acciai ma in gradi quantità in questi: ATS-34, CPM 3V, CPM S90V, CPM M4, Niolox, Becut, Sleipner, A2, Vanadis 4.

• Nichel (Ni)

Combinato con cromo e molibdeno, esso aumenta l’attitudine al trattamento termico e migliora il complesso resistenza-tenacia. Aumenta la durezza, la resistenza meccanica, la resistenza alla corrosione e la temprabilità. Non forma carburi.

Utilizzato negli acciai tipo: AUS 8, D2, N695, O1, CPM M4.

• Niobio (Nb)

È un metallo duro, con la capacità di affinare il grano. Il suo utilizzo previene le scheggiature e aumenta la resistenza all’usura, creando così un acciaio capace di avere una grande resistenza alla chiodatura dei bordi.

Utilizzato negli acciai tipo: CPM S35VN, CPM S110V, Niolox, Cos, CTS-XHP.

• Fosforo (P)

Diminuisce la fragilità se utilizzato in alte concentrazioni. Aumenta inoltre la durezza, la resistenza alla corrosione e la lavorabilità. Se si supera una concentrazione dello 0,2%, la resilienza decade a 0.

Utilizzato negli acciai tipo: 125 SC, Shirogami 1, Shirogami 2.

• Piombo (Pb)

Aumenta la lavorabilità dell’acciaio ma non ha effetti noti sulle proprietà meccaniche dell’acciaio se utilizzato in specifici range di concentrazione.

Utilizzato negli acciai tipo: 125 SC, Shirogami 1, Shirogami 2.

• Silicio (Si)

Insieme al manganese è presente in tutti i tipi di acciaio e come il manganese viene utilizzato per disossidare. Esso aumenta a temprabilità, la durezza, la resistenza, la stabilità al rinvenimento e la resistenza all’usura. Viene spesso usato negli acciai per molle in quanto capace di aumentare il limite di elasticità. Per contro però acciai al silicio hanno una tendenza alla fragilità e all’ingrossamento del grano.

Utilizzato in grandi percentuali negli acciai tipo: M390, N690, N695, 420, 440C, AUS 8, Sleipner, Becut.

• Titanio (Ti)

Appartiene al gruppo del cromo ed è l’elemento che ha maggiore tendenza a formare carburi. Contrasta la formazione di austenite negli acciai con alto tenore di cromo, aumenta la resistenza alla corrosione negli acciai inox e riduce la dimensione del grano. Riduce la durezza e la temprabilità negli acciai a medio tenore di cromo e forma carburi fortemente abrasivi, riducendo cosi la lavorabilità dell’utensile, sottraendo cosi il carbonio alla matrice.

Utilizzato negli acciai tipo: NITINOL, 316 Ti

• Tungsteno (W)

Esso limita la conducibilità termica dell’acciaio. I suoi effetti sono del tutto simili a quelli del molibdeno conferendo durezza e resistenza all’usura.. Una lega con prenseza di tungsteno è estremamente dura e resistente al calore e ha ottima temprabilità. Grazie alla sua conducibilità termica viene largamente usato nell’acciaio rapido, in quanto non perde la tempra fino 600°, e nell’acciaio autotemprante, in quanto tempra spontaneamnete in aria dopo il raggiungimento della temperatura austenitica.

Utilizzato negli acciai tipo: VG7, W1, W2, CPM M4, Aogami, Cos, Vanadis 23, M390.

• Vanadio (V)

Anche lui come il titanio appartiene al gruppo del cromo. Tende a formare molti carburi sottraendo però il carbonio alla matrice, per questo molti acciai sinterizzati ad alto tenore di V hanno delle quantità enormi di carbonio nella loro ricetta di lega. Insieme al tungsteno, conferisce agli acciai estrema durezza anche a temperature elevate. Si distinguono in acciai rapidi (al vanadio-tungsteno) e acciai super rapidi (al vanadio-tungsteno-cobalto). Nella coltellerie conferisce caratteristiche quali l’alta resistenza agli urti e la durezza, mentre inibisce la crescita del grano.

Utilizzato negli acciai tipo: CPM S90V, CPM M4, D2, Vanadis 23, Elmax, M390, Niolox, Becut, SG2, Aogami,

• Zolfo (S)

Anche lui è un elemento da considerarsi dannoso ma, se usato in piccole quantità, aiuta ad aumentare la lavorabilità.

Utilizzato negli acciai tipo: 125SC, C70, C100,

A questo punto la situazione sembra essere diventata semplice ma non è cosi. Quello che ti ho scritto è solo una infarinata per avvicinarti un po’ di più al mondo della mettalurgia. Ora però se vuoi capirci qualcosa in più prova a vedere la tabella qua sotto e cerca di comprendere a cosa serve un acciaio piuttosto che un altro.

Grazie mille per la tua attenzione. CAD.

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