Le proprietà degli acciai

Le possibilità tecniche a disposizione consentono di determinare in maniera mirata il profilo delle proprietà di un prodotto di acciaio.
In questa operazione si devono considerare i requisiti della lavoraizone, dell'impiego a della voluta rigidità del materiale.
In caso di impiego come elemento di fabbrica portante in edilizia sono particolarmente interessanti le proprietà meccaniche, che spesso possono essere descritte solo attraverso parametri perifrastici, determinati da prove di laboratorio regolate dalle norme.
Come test per determinare le proprietà meccaniche degli acciai citiamo:
- prova di trazione
- prova di scorrimento
- prova di fatica
- prova di resilienza
- prova di durezza

Sovente è possibile determinare con un unico test più proprietà dell'oggetto in questione.
La prova di durezza viene effettuata con quattro diversi metodi:
1. prova C Rockwell: profondità di penetrazione di una sfera di diamante
2. prova Brinell: diametro dell'impronta di una sfera di metallo duro
3. durezza di vicker: diametro dell'impronta di una piramide di diamante
4. durezza Shore: altezza di rimbalzo dopo l'impatto di un provino per acciai ad elevata durezza

Tra le più importanti proprietà dell'accaio si segnalano la rigidità, la resilienza, la saldabilità, la possibilità di deformazione plastica e la resistenza alla corrosione, che possono essere descritte come segue attraverso parametri quantificabili.

Proprietà importanti per la lavorazione del materiale
colabilità
possibilità di formatura a freddo
saldabilità
limite di snervamento
allungamento a rottura
angolo di flessione
fucinabilità
plasticità

Proprieta con caratteristiche di rigidità
limite di fatica
durezza
resilienza
limite di snervamento
resistenza all'usura
viscosità
allungamento a sezioe costante
allungamento a rottura
resistenza a trazione

Proprietà importanti per l'impiego del materiale
resistenza chimica
resistenza alla corrosione
proprietà magnetiche
termostabilità

Comportamente sotto sollecitazione e allungamento
I test per determinare il limite di rottura consentono di stabilire la resistenza a trazione o a compressione del materiale.
Le prove di sollecitazion/allungamento forniscono anche informazioni sull'allungamento a rottura, la strizione alla rottura, ò'allungamento a sezione costante e il modulo di elesticità.
Le proprietà di rigidità e di deformazione degli acciai dipendono dalla temperatura e dalla velocità del carico.
In caso di temperature più elevate si evidenzia una significativa riduzione della resistenza alla rottura con un contemporaneo aumento dell'allungamento a rottura, in caos di temperature più basse si instaura il comportamento opposto, seppure in modo meno signifiacativo. Con l'aumento della velocità del carico o della deformazione aumenta la resistenza alla rottura, con una contemporanea diminuzione dell'allungamento a rottura.

Resilienza
La resilienza descrive il comportamento alla rottura fragile e la plasticità dell'acciaio.
Con questa prova è possibile determinare la forma dell'intaglio, un parametro sempre importante per la viscosità.

Saldabilità
Un acciaio viene considerato saldabile quando è possibile la produzione economica di correlazioni di saldatura portanti con i metodi tradizionali. La composizione del materiale, la grana e il grado di purezza svolgono un ruolo importante. Gli acciai per costruzione che vengono utilizzati sono di regola tutti saldabili.
Problemi in caso di saldatura si hanno per:
formazione di fratture
alterazioni delle proprietà
fragilità
perdita di proprietà di bonifica nella zona termicamente alterata.

Gli acciai ad elevata durezza con un notevole contenuto di elementi di lega richiedono una maggiore spesa di lavorazione.
Una saldatura viene testata attraverso:
test di Tekken (ripresa di saldatura ala vertice)
test CTS (saldatura d'angolo)
test Implant

Un test non distruttivo viene condotto attraverso:
incrinoscopia a penetrazione
incrinoscopia magnetica
radiazione a ultrasuoni o a raggi X
procedimento della corrente di Focault

Palsticità
Nelle deformazione dell'acciaio si disitngue tra la deformazione a caldo e la deformazione a freddo. Quet'ultima deve essere intesa come deformazione al di sotto della temperatura di ricristallizzazione e, a seconda del grado di deformazione, determina una alterazione delle proprietà. Questo incrudimento è soggetto col tempo a un processo di invecchiamento e porta a una ulteriore fragilità, che danneggia soprattutto la saldabilità del prodotto.
Attraverso una seconda lavorazione come la ricottura o la bonifica è possibile eliminare tali svantaggi.

Resistenza alla corrosione
Per corrosione si intende la reazione misurabile, chimica, elettrochimica o fisica di un materiale metallico con il suo ambiente, che modifica il materiale in maniera negativa.
La corrosione è influenzata dalla composizione dell'atmosfera circostante con le sue sostanze nocive, che con l'acqua formano acidi aggressivi. Co l'aumento della concentrazione, il contenuto di ossigeno della sostanza che circonda il metallo forma un velo protettivo di ossido, che ritarda le reazioni chimiche.
La formazione di strati protettivi di ossidi o idrossidi viene rafforzata dell'aggiunta di:
cromo
fosforo
rame

Esercitano un influsso sulla velocità di corrosione:
la composizione chimica dell'atmosfera
la composizione chimica dell'acciaio e degli elementi di lega
la situazione metereologica e gli attacchi climatici
le differenze locali di temperatura
i rivestimenti

Sollecitabilità dinamica
In un edificio di acciaio, una sovrapposizione di sollecitazioni dinamiche e statiche può portare a un cedimento del materiale al di sotto della sollecitazione massima ammessa come carico statico.
Le fratture hanno un influsso decisivo e negativo sulla resistenza di un elemento di fabbrica, e devono pertanto essere sempre evitate.

Durezza
La durezza del materiale può essere determinata in modo non distruttivo. Essa comunica l'omogeneità di un materiale, la sua resistenza alla trazione ed eventualmente la sua resistenza all'usura.

Resistenza alla rottura fragile
Le proprietà menzionate finora non si adattano a descrivere completamente il comportamento del materiale come elemento di fabbrica. In caso di elementi di fabbirca molto complessi, vengono condotte anche prove con sollecitazioni effettive.
Tra le grandezze si hanno temperatura, velocità di deformazione, stato di tensione e dimensione geometrica.