Ferro, acciaio e ghisa

Con il termine “Ferro”, chimicamente parlando, si intende un elemento puro; nell’uso corrente, invece, si definisce qualsiasi tipo di acciaio. Per intenderci meglio, dobbiamo considerare il processo industriale siderurgico di questo metallo che comincia con l’estrazione dei minerali. La produzione industriale dell’acciaio è una conquista recente dell’uomo; la data di nascita può essere fissata al 1855, quando l’inglese Bessemer trovò il procedimento di affinare la ghisa, togliendole le purità e parte del contenuto di carbonio. Il ferro non si trova allo stato puro in natura ma lo si ricava, alla fine del processo siderurgico composto da diverse operazioni: frantumazione, macinazione, lavaggio, separazione magnetica, etc. Quando i minerali di ferro sono stati ripuliti dalla maggior parte delle impurità sono pronti per essere fusi. Poiché nel procedimento d’estrazione dai minerali si usa il carbone, che non è mai completamente eliminabile, ne consegue che tutti i ferri commerciali sono per definizione acciai.

Per acciaio s’intende una lega costituita fondamentalmente da ferro e carbonio, nella quale la percentuale di questo secondo elemento è inferiore al 2,06%, quando la percentuale di carbonio è superiore  la lega prende il nome di ghisa.

Dopo l’invenzione del procedimento Bessemer sono stati realizzati ulteriori progressi con i forni Martin-Siemens, Thomas ed elettrici, che permettono di produrre acciai di migliore qualità, con contenuto d’impurezze quasi nullo (specialmente in fosforo e zolfo che sono dannosissimi) e bassissima percentuale di carbonio (da 0,10% a 0,25% per gli acciai da costruzione).

Le attuali tecnologie, avvalendosi di particolari trattamenti termici e d’aggiunte di piccole quantità d’altri metalli (nichel, manganese, cromo, ecc.), hanno realizzato una vasta gamma di tipi d’acciai, che uniscono all’alta resistenza migliori caratteristiche per l’utilizzazione nei veri settori applicativi.

Quando si vuole specificare il dato tipo d’acciaio, con precise caratteristiche, si ricorre alla denominazione esatta, stabilita dalle norme UNI o dalle norme del D. M. 9 gennaio 96.

Esistono moltissimi tipi di acciaio, le cui composizioni e denominazioni sono stabilite da apposite norme tecniche: le euronorme (EN) emesse dal CEN, l’ASTM (American Society Testing Materials), in collaborazione con l’AISI (American Iron and Steel Institute) e internazionalmente le ISO (International Standard Institute).

Gli acciai possono essere classificati in due gruppi:

• gruppo I (UNI EN 10027-2): acciai di base e di qualità anche detti “acciai da costruzione di uso generale”. Costituiscono il tipo più comune e meno costoso. Hanno caratteristiche meccaniche inferiori rispetto agli acciai speciali e sono adatti a resistere a sollecitazioni soprattutto statiche; è molto utilizzato nelle costruzioni civili.
• gruppo II: acciai speciali che sono acciai con caratteristiche particolari, talvolta meccaniche superiori, che si ottengono a seguito di un appropriato trattamento termico.

Un altro criterio di distinzione che riguarda la classificazione dell’acciaio è la destinazione d’uso.

Qui si elencano alcuni tipi: acciaio da bonifica, acciaio da nitrurazione, autotemperante, acciaio da cementazione, acciaio per molle, acciaio per cuscinetti a rotolamento, acciaio inossidabile.

L’acciaio inossidabile è il nome dato correntemente agli acciai con un tenore di cromo indicativamente superiore al 13%. Il cromo, ossidandosi a contatto con l’ossigeno, si trasforma in diossido di cromo che crea uno strato aderente e molto resistente che impedisce un’ulteriore ossidazione.

Sono una classe estremamente importante di acciai che per la proprietà di non arrugginire se esposti all’aria e all’acqua viene usata per scopi più disparati; tuttora vengono perfezionati e adattati alle richieste dei vari settori industriali, come il petrolifero, petrolchimico, minerario, energetico, nucleare e alimentare (molto noto in quest’ultimo settore l’acciaio inox 18/10, contenente il 18% di cromo e il 10% di nichel).