L'acciaio in natura

Lega ferro-carbonio  con tenori di carbonio fino a 1.78% (cioè i prodotti ferrosi in cui il carbonio può sussistere, completamente disciolto in forma solida) , ottenuto allo stato liquido  con processi diversi.  Componente centrale nell’idustria d’avanguardia grazie alle sue peculiari proprietà, durezza, resistenza alla trazione, alti limiti di snervamento, tenacità, lavorabilità a freddo e a caldo, e saldabilità. Essendo una lega ferro carbonio, con percentuali di carbonio varianti dallo 0,01 all’1,8%, e con presenza di piccole quantità di altri elementi che si possono lasciare o introdurre nel processo di produzione, può venir ottenuto in molte varianti, ognuna adatta a diversi usi industriali. L’acciaio viene classificato  come acciao comune o acciaio al carbonio se contentgono, oltre al carbonio,  piccole quantità di silicio, manganese, fosforo e zolfo, derivanti dai materiali di partenza adoperati per la fabbricazione. Acciaio speciale se oltre al carbonio contiene, aggiunti volutamente, altri elementi (nichel, cromo, tungsteno, vandio, manganese, cobalto, silicio, titanio, molibdeno,ecc.,), per ottenere speciali proprietà meccaniche, chimiche, magnentice, ecc. Ad esempio, con nichel si ottiene acciaio per corazze, strumenti di precisione, leghe aventi un piccolo coefficiente di dilatazione termica, ecc., con silicio si migliornano le  caratteristiche elettriche, con cromo e nichel si ottiene l’acciaio inossidabile, con tungsteno, vanadio e cromo l’acciaio rapido o autotemprante, ecc. Le principali caratteristiche meccaniche dell’acciaio sono: carico di rottura compreso fra 37kg/mm2 (acciaio per profilati) a 200 kg/mm2 (acciaio ad elevata  resistenza), allungamento, compreso fra circa 0.5% (acciaio durissimo e fragile) e 30% (acciaio extradolce), resilienza, compresa fra circan0.2 e 40 kgm/cm2. Gli acciai in genere sono suscettibili di essere laminati, trafilati, e fucinati; le loro proprietà posssono essere variate con opportuni trattamenti termici.

Elemento chimico diffusissimo in natura, libero lo si trova nei due stati allotròpici cristallini: diamante e grafite; misto ad impurezze, nei carboni fossili e artificiali; fa parte pure di molti composti quali l’anidride carbonica, l’ossido di carbonio, di molti minerali (calcite, magnesite, dolomite, siderite), e infine entra come elemento costitutivo per eccellenza di tutti i composti organici animali e vegetali. Il carbonio è una sostanza solida, inattaccabile dagli acidi e dalle basi, insolubile nell’acqua, molto resistente all’azione del  calore, ottimo riducente. Lo si riscontra nei terreni sedimentari, dove forma importanti giacimenti costituiti da combustibili solidi (carboni minerali), liquidi o gassosi (idrocarburi) e da carbonati (calcare, marmo, dolomite ecc.). Inoltre è il costituente fondamentale della materia vivente (l’organismo umano ne contiene il 18 %).

E’ un metallo grigio, tenace, malleabile, saldabile. Può sussistere in quattro diverse forme allotropiche a seconda della temperatura. E’ molto abbondante in natura, si può trovare allo stato nativo sia come materiale di origine tellurica che come costituente di meteoriti. Il ferro nativo cristalizza nel sistema monometrico classe esacisottaedrica e normalmente si trova in masse compatte e solo di rado in forme cristalline scheletriche; è di colore grigio-acciaio con lucentezza metallica oltre che malleabile è fortemente magnetico. Comunemente risulta combinato con altri elementi a costituire importanti minerali, quali siderite, ossidi, pirite, marcassite, e pirrotina. Il ferro è anche presente negli organismi animali e vegetali come costituente essenziale dei pigmenti respiratori (es. emoglobina). Il ferro fonde a 1535° C, bolle a 2800°C, a basse temperature manifesta il fenomeno del ferromagnetismo. Forma inoltre facilmente delle leghe con il carbonio (ghise e acciai), se in queste leghe sono, oltre al carbonio, sono presenti anche elementi particolari, quali cromo, nichel, vanadio, molibdeno ecc., si hanno ghise speciali, acciai speciali, e ferroleghe. Il ferro è chimicamente molto reattivo, lasciato all’aria umida viene intaccato con formazione di ossidi di idrati di ferro costituienti la ruggine; si scioglie negli acidi con formazione del sale corrispondente e liberazione di idrogeno, è invece assai resistente all’azione delle sostanze basiche e degli agenti ossidanti.