Acciaio. Ottenimento, costituzione e applicazioni dell'acciaio

L'acciaio è una lega metallica composta da circa il 98,5% di Fe (ferro), dallo 0,5 all'1,7% di C (carbonio) e tracce di Si (silicio), S (zolfo) e P (fosforo). Pertanto, il suo componente principale è il metallo di ferro, che, come mostrato nel testo "Ferro”, si ottiene nelle acciaierie attraverso il suo minerale principale, ematite, Fe₂oh₃. IL La parola “industria siderurgica”, che deriva dal greco, significa “lavoro su ferro” ed è, in generale, un settore specifico della metallurgia che trasforma il ferro in acciaio.

Il ferro ottenuto dalle acciaierie non è puro, ma ha nella sua costituzione dal 2 al 5% di carbonio e si chiama ghisa. Quindi, prima di essere trasformato in acciaio, il ferro ha bisogno di essere purificato. Un modo per farlo è iniettare ossigeno nell'altoforno dove viene prodotto il ferro. Il carbonio poi reagisce con l'ossigeno e forma anidride carbonica (CO₂), che è un gas che si sprigiona separandosi dal ferro.

Il ferro utilizzato per produrre l'acciaio ha la percentuale di carbonio menzionata, da circa 0,5 a 1,7%. Questa lega metallica ha un colore bianco grigiastro, punto di fusione vicino a 1300 °C e densità pari a 7,7 g/cm

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Attualmente, l'ottenimento di ferro è piccolo rispetto alla produzione di acciaio. Nel 2008, ad esempio, la produzione annuale di acciaio ha superato il miliardo di tonnellate in tutto il mondo. L'acciaio è più preferito per le sue eccellenti proprietà, come può essere lavorato per forgiatura, laminazione ed estrusione, che è difficile da fare con il ferro metallico; avere anche più grande tenacia (resistenza meccanica) e maggiore durezza (capacità di graffiare altri materiali – proprietà presa in considerazione quando si utilizza l'acciaio nel taglio di oggetti). Un altro punto a tuo favore è tuo a basso costo in relazione ad altri metalli e leghe metalliche che hanno anche buone resistenza meccanica.

Ferro e acciaio sono utilizzati in vari materiali con cui veniamo a contatto quotidianamente, come pentole, caldaie, paglia acciaio utilizzato per pulire e lucidare, tavoli, cancelli, carrozzerie, ruote auto, ponti, chiodi, viti, pinze eccetera. Una delle sue principali applicazioni è stata nell'edilizia civile, come nel cemento armato, ovvero il calcestruzzo nelle strutture in acciaio. Questa struttura, oltre a ridurre i tempi di realizzazione e il costo dell'opera con più materiali che altrimenti verrebbero utilizzati, permette anche di essere costruito più piani, poiché è l'acciaio che fornisce la resistenza alla trazione o forza perpendicolare all'edificio, come la resistenza del venti.

Inoltre, l'acciaio può essere applicato nella fabbricazione di altri tipi di leghe metalliche con proprietà diverse che possono essere utilizzate a seconda delle necessità.

Ad esempio, abbiamo il acciaio inossidabile, che è composto da 74% acciaio comune, 18% Cr (cromo) e 8% Ni (nichel). Come suggerisce il nome, l'acciaio inossidabile non si ossida o si corrode facilmente, come fa il ferro. Ciò è dovuto alla presenza di cromo nella sua costituzione, poiché questo metallo reagisce con l'ossigeno nell'aria e forma uno strato sottile e invisibile di ossido di cromo che rende difficile la corrosione del ferro, formando il ruggine. L'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato nelle posate, negli utensili da cucina e nella decorazione.

Questa proprietà di praticamente non ossidarsi è molto importante, in quanto si stima che una quota superiore al 30% dell'acciaio prodotto nel mondo sia utilizzata per sostituzione di parti e parti di apparecchiature e impianti deteriorati dalla corrosione, che provoca grandi conseguenze economiche, sociali e problemi ambientali.

Un altro campionato è la chiamata diinvariato, che ha il 64% di acciaio e il 36% di Ni (nichel). C'è anche il platinite, formato da 54% acciaio e 46% Ni. Entrambi hanno come proprietà principale il basso coefficiente di espansione, con la prima lega utilizzata in pendoli, cronometri, righelli graduati e tubi. televisione. Il platino, invece, viene utilizzato nelle parti metalliche saldate al vetro nelle lampade ad incandescenza.

C'è anche acciaio che ha il 94% di Fe (ferro), il 5% di W (tungsteno) e 1% C (carbonio), che è extra duro, utilizzato negli utensili da taglio. Infine si può citare la lega formata da 86% Fe (ferro), 13% Mn (manganese) e 1% C (carbonio). La sua proprietà principale è la durezza, essendo utilizzata nelle rotaie.

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica