Acciai da Costruzione.

[Aldebaran]

ACCIAI DA COSTRUZIONE

Gli acciai da costruzione che trovate presso IMS SPA ACCIAI SPECIALI sono divisi nelle seguenti famiglie :



ACCIAI DA CEMENTAZIONE
in questo gruppo sono compresi gli acciai da costruzione, con carbonio < 0,30 %, destinati al trattamento di indurimento superficiale di cementazione che consiste in un arricchimento di carbonio della superficie del pezzo e della successiva tempra che conferisce un'elevata durezza superficiale con un'ottima resistenza all'usura, mentre il basso contenuto di carbonio del nucleo consente alti valori di tenacità nella massa sottostante. In genere questo tipo di acciaio viene impiegato per la costruzione di ingranaggi di qualsiasi tipo, assi, coni, spinotti, boccole, alberi di distribuzione e di trasmissione. Essi vengono forniti sia allo stato naturale di laminazione che allo stato ricotto lavorabile o ricotto isotermico. Le caratteristiche meccaniche indicate nelle tabelle che seguono (vedi link) sono riferite a saggi allo stato temprato (tempra 1 delle tabelle) e rinvenuto. Il trattamento dopo cementazione può consistere in una doppia tempra (1a e 2a) o in una tempra unica (2a). Nel primo caso si hanno i risultati migliori, tuttavia i nostri acciai si prestano molto bene anche al trattamento di tempra unica in quanto la loro tendenza all'ingrossamento de grano è pressoché nulla.
La durezza superficiale dopo cementazione e tempra deve risultare ≥ 58 HRC. La serie di tipi di nostra normale commercializzazione comprende acciai basso e medio legati di temprabilità molto diversa in modo da soddisfare qualsiasi esigenza. Gli acciai al Cr Mn tipo 16 e 20MnCr5, adatti per la tempra in olio, mantengono le loro migliori caratteristiche meccaniche fino a profili di circa 20 e 40 rispettivamente. La classe Ni Cr comprende i tipi 16 e 20 CrNi4, largamente impiegati nell'industria motoristica, sono di buona lavorabilità allo stato ricotto e di facile trattamento. il primo, di più bassa temprabilità, mantiene una buona resistenza al nucleo fino a 50 mm di spessore, mentre il secondo, più temprabile, può essere impiegato anche per spessori di 80 mm.
Con più alto tenore di Ni abbiamo il 16NiCr11 con ottime caratteristiche sia di resistenza che di tenacità fino a sezioni di 100mm. Nella classe degli acciai al Ni Cr Mo troviamo la migliore utilizzazione dei leganti anche se presenti in percentuali relativamente poco elevate. Anche in questo caso si passa dal tipo a temprabilità media 20NiCrMo2 ai tipi a temprabilità più elevata 18NiCrMo5 (noto anche come 18NCD5 o K2D SIAU) e 16NiCrMo12 (16NCD12).
Il tipo 20NiCrMo2 è adatto per particolari di piccole e medie dimensioni, forma complicata, per i quali si richiedono tempra un olio e basse deformazioni dopo trattamento. Largamente impiegato è l'acciaio 18NiCrNo5 che presenta un eccezionale comportamento per le più varie forme e dimensioni di impiego fino a 100mm di spessore; può facilmente essere lavorato e trattato con un minimo rischio di insuccessi.


20CrNi4 - 16MnCr5 (UNI 10084) - 20MnCr5 (UNI 7846) - 20MnCr5 (UNI 10084) - 16CrNi4 (UNI 7846) - 16NiCr4 (UNI 10084) - 16NiCr11 - 20NiCrMo2 - 18NiCrMo5 - 17NiCrMo6-4 - 16NiCrMo12

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ACCIAI DA BONIFICA
in questo gruppo sono compresi gli acciai da costruzione destinati al trattamento di bonifica (tempra seguita da rinvenimento intorno a 600° C). In genere gli acciai da bonifica sono impiegati per la costruzione di organi meccanici sottoposti a carichi statici e dinamici; essi trovano largo impiego nelle industrie meccaniche, per alberi di qualsiasi tipo, semiassi, aste, bielle, organi di collegamento, leve, steli per magli, colonne presse. I tipi al carbonio possono essere forniti sia allo stato naturale di laminazione che normalizzato, mentre i tipi legati sono forniti normalmente allo stato ricotto. Tutti gli acciai di questo gruppo possono anche essere forniti allo stato bonificato per determinati impieghi. La grande varietà d'impieghi, di dimensioni e di forma degli organi meccanici a cui gli acciai da bonifica sono destinati, impone una scelta oculata dell'acciaio in base alle sollecitazioni cui il particolare sarà sottoposto. E' di fondamentale importanza quindi conoscere le caratteristiche di temprabilità degli acciai per una corretta ottimizzazione delle caratteristiche meccaniche richieste. I tipi al solo carbonio, di temprabilità estremamente bassa, sono tutt'ora molto richiesti ed apprezzati se impiegati per pezzi di piccole sezioni e quando si possono tollerare le deformazioni derivanti dalla tempra in acqua. Quando si superano determinate dimensioni il trattamento di bonifica non porta, in questi acciai, a sensibili variazioni di caratteristiche rispetto a quello dello stato normalizzato. Passando dai tipi a basso carbonio a quelli a più alto carbonio si ha un notevole aumento di resistenza, accompagnato però da una forte caduta di resilienza; di conseguenza i tipi a più alto valore di carbonio non sono consigliabili per particolari sollecitati da urto, mentre sono adatti dove sia richiesta una maggiore durezza e resistenza all'usura. Di largo impiego sono gli acciai C45 E e C40 che rappresentano un buon compromesso tra le caratteristiche di resistenza e quelle di tenacità.
Passando agli acciai legati segnaliamo : 36CrMn5, acciai di costo moderato e con temprabilità limitata; se opportunamente trattato, fino a 50 - 60 mm di spessore, può tuttavia dare buoni risultati, risentendo però del fenomeno della fragilità di rinvenimento è consigliabile raffreddare i pezzi in olio o in acqua dopo lo stesso. 42CrMo4 (marca SIAU UM8), di media temprabilità, adatto anche per impieghi a caldo fino alla temperatura di 500° C, possiede anche una buona adattabilità al trattamento di nitrurazione. 39NiCrMo3 (marca SIAU NCM2), di media temprabilità, costituisce il più diffuso acciaio da bonifica legato, sia per la buona lavorabilità a caldo ed a freddo che per la facilità di trattamento termico. 40NiCrMo7, corrispondente al noto SAE 4340, presenta un'elevata temprabilità che lo rende adatto per la fabbricazione di pezzi ad alta resistenza fortemente sollecitati, anche di grosse dimensioni. 30NiCrMo12, di elevata temprabilità e resistenza a fatica, è destinato alla costruzione dei pezzi di più grosse dimensioni che debbono sopportare condizioni di lavoro molto severe. I tipi al Ni Cr Mo sono pressoché insensibili alla fragilità di rinvenimento, presentano un'ottima tenacità anche in senso trasversale e si comportano molto bene alle basse temperature. Ricordiamo infine l'acciaio 34NiCrMo16, autotemprante con minime deformazioni di tempra; viene utilizzato allo stato temprato e rinvenuto a 200 °C per quei particolari dove si richiede un'elevatissima durezza (R=1720÷1960 N/mm2) e resistenza a fatica, quali per esempio ingranaggi, semiassi, alberi di torsione.


ASTM A105 - ASTM A350 LF2 - C40E - C45 - 36CrMn5 - 42CrMo4 - 39NiCrMo3 - 36CrNiMo4 - 40NiCrMo7 - 34CrNiMo6 - 30NiCrMo12 - 34NiCrMo16 - 36NiCrMo16

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ACCIAI DA NITRURAZIONE
Sono acciai da bonifica (Carbonio = 0,30%/0,40%) contenenti elementi di lega quali Al, Cr, Mo e V, capaci di formare nitruri particolarmente duri; sono destinati alla costruzione di pezzi meccanici che, una volta finiti, vengono sottoposti a trattamento termico di nitrurazione, indurimento superficiale mediante assorbimento di azoto, quindi messi direttamente in esercizio senza altre lavorazioni salvo una superfinitura delle superfici attive (rettifica e levigatura). Il cuore conserva le doti resistenziali e di tenacità caratteristiche di un acciaio bonificato, mentre le durezze superficiali ottenibili sono elevatissime (750/1200 HV) e tali da garantire una resistenza all'usura e al grippaggio di gran lunga superiore a quella degli acciai cementati e temprati. La cementazione, peraltro, consente di sopportare carichi specifici più elevati poiché lo spessore superficiale indicato (1-2 mm) è generalmente superiore a quello ottenibile mediante nitrurazione (0,6 mm). Una profondità di nitrurazione ≤ 0,25 mm può essere sufficiente per i pezzi per i quali predomina la sollecitazione ad usura, mentre per particolari più sollecitati a fatica o soggetti a carichi specifici più elevati si deve ricorrere a nitrurazioni più profonde. Gli acciai nitrurati presentano inoltre, rispetto ai normali acciai da costruzione, un'aumentata resistenza alla corrosione all'aria umida, all'acqua dolce, di mare, al vapor acqueo ad alta temperatura. Il processo di nitrurazione segue il trattamento termico di bonifica e finitura meccanica ed è effettuato a temperature (~ 520 °C ) inferiori di almeno 30 °C a quella di rinvenimento con il vantaggio di evitare il pericolo di distorsioni a causa di sbalzi termici a differenza di quanto avviene nel processo di cementazione e tempra. Il leggerissimo aumento di volume (peraltro omogeneo) cui lo strato superficiale è soggetto in seguito alla nitrurazione si aggira intorno a 0,015
- 0,035 mm, mentre le tensioni superficiali residue a compressione aumentano notevolmente la resistenza a fatica. Le caratteristiche dello strato sopra evidenziato rimangono inalterate fino a temperature di ca. 500 °C. Nitrurazioni eseguite su materiali allo stato ricotto o superfici decarburate, causa la presenza di ferrite, portano di regola a strati molto fragilisoggetti a rotture o sfaldamenti. È quindi conveniente bonificare con un opportuno sovrametallo da asportare prima della nitrurazione.
L’acciaio 41CrAlMo7 è un acciaio appositamente studiato per subire il trattamentodi nitrurazione. È adatto per pezzi di grandi dimensioni sottoposti ad elevate sollecitazioni alternate e/o pulsanti; dopo bonifica e nitrurazione la durezza superficiale dello strato nitrurato supera i 950 HV. La presenza di Mo conferisce a questo acciaio la indispensabile insensibilità alla fragilità da rinvenimento. Il 34CrAlNi7 è preferito per la migliore tenacità anche su particolari di grosse dimensioni. Dopo nitrurazione presenta una durezza superficiale maggiore di 900 HV.


41CrAlMo7 - 34CrAlNi7

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ACCIAI RESISTENTI ALLO SCORRIMENTO A CALDO
In questo gruppo sono compresi i tipi di acciai da costruzione destinati all'allestimento di particolari soggetti al fenomeno dello scorrimento viscoso per l'azione combinata temperatura - sollecitazione - tempo, destinati ad impianti termici come centrali termoelettriche, raffinerie di petrolio, ecc., comunque per organi che non lavorano in ambienti aventi una particolare azione corrosiva od ossidante. Gli acciai di questo gruppo possono essere forniti allo stato normalizzato, ricotto, ricotto lavorabile, temprato rinvenuto. Affinché le caratteristiche meccaniche non degradino rapidamente in esercizio, è necessario che la temperatura di rinvenimento, sia in ogni caso superiore di almeno 50 °C rispetto a quella massima d'impiego. Il tipo A193-B7 di media temprabilità ed elevata tenacità è consigliato per impieghi a caldo fino a 500-525 °C, specie per «bulloneria e tiranteria» destinate a centrali termiche e raffinerie di petrolio. Il tipo A193-B16 al Cr-Mo-V viene utilizzato per bulloneria a caldo con elevate caratteristiche di resistenza allo scorrimento.
ll tipo A182-F11 è indicato per particolari di impianti a vapore sotto pressione, condotte di vapore fino a temperature rispettivamente di 525 °C e di 550 °C; il tipo A182-F22 che presenta una buona resistenza allo scorrimento viscoso fino alla temperatura di 600 °C, è adatto per la costruzione di tubi, giunti, raccordi e pezzi forgiati vari di impianti a vapore sotto pressione; inoltre per la sua resistenza alla corrosione relativamente buona, viene anche impiegato sempre più estesamente nell'industria petrolchimica.
Gli acciai A182-F5 e A182-F9 hanno una buona resistenza, fino alla temperatura di 600 °C il primo e 650 °C il secondo, all'ossidazione ed alla corrosione intergranulare provocata dagli idrocarburi e dall'idrogeno. Possiedono inoltre una buona resistenza allo scorrimento viscoso. Sono utilizzati nell'industria petrolifera per la fabbricazione di bulloneria, raccordi, flange, ecc. Nelle tabelle sono riportate le caratteristiche meccaniche a temperatura ambiente, e per i diversi livelli di temperatura i valori medi indicativi delle caratteristiche di scorrimento a caldo sotto specificate:
ó 1 = carico unitario che produce la deformazio­ne permanente dell'1% rispettivamente dopo 10.000 e 100.000 ore.
ó r = carico unitario che produce la rottura rispettivamente dopo 10.000 e 100.000 ore.


ASTM A193B7 - ASTM A193B16 - ASTM A182F11 - ASTM A182F12 - ASTM A182F22 - ASTM A182F5 - ASTM A182F9

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ACCIAI PER CUSCINETTI
Fanno parte di questa categoria gli acciai tipici al Cr (noti anche come "a tutta tempra") con tenore medio di C 1%, che , dopo tempra in olio, risultano con minime deformazioni e presentano elevata durezza, resistenza all'usura ed alla compressione. Queste due ultime caratteristiche vengono potenziate dall'elevata micropurezza ottenuta con particolari procedimenti elaborativi. Per queste caratteristiche sono universalmente impiegati per la costruzione di sfere, rulli ed anelli di cuscinetti a rotolamento. L'acciaio 100Cr6 presenta una buona temprabilità sino a diametri di 30mm per i rulli ed a spessori di 25 mm per gli anelli. Esso inoltre trova impiego nell'allestimento di pompanti per motori diesel, alberini per motori elettrici, particolari per bilance, fusi e pettini per macchine tessili, anelli di tenuta ecc. Per quanto riguarda gli acciai da cementazione che trovano impiego in questo settore specifico vengono su richiesta elaborati con particolari procedimenti e sottoposti a severi collaudi in funzione dei requisiti richiesti dall'impiego.


100Cr6

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ACCIAI PER MOLLE
in questo gruppo sono compresi i tipi di acciaio da costruzione destinati alla fabbricazione di molle elicoidali, barre stabilizzatrici, pinze elastiche ecc. Gli acciai per molle vengono temprati e rinvenuti a temperature intorno a 450° C. Lo stato di fornitura può essere naturale o, preferibilmente, ricotto. Nella scelta dell'acciaio è indispensabile prevedere, per le diverse dimensioni d'impiego, un'adeguata penetrazione di tempra che garantisca elevati limiti elastici e di conseguenza la massima resistenza alle sollecitazioni i esercizio. Pertanto è necessario che le varie marche non siano impiegate per spessori superiori a quelli massimi temprabili indicati nelle tabelle. Sono acciai di norma temprati in olio. Gli acciai 55Si7 e 60SiCr8 sono generalmente impiegati per dimensioni fino a 30 mm ca. Per dimensioni maggiori e utilizzi più impegnativi sono previsti gli acciai 50CrV4 (KVR) e 52SiCrNi5 (MSK), il secondo, ad elevata temprabilità, è raccomandato per gli impieghi più severi grazie anche all'elevato limite elastico e ad un'ottima resistenza all'usura. Si rammenta che tutti i tipi di acciai per molle se impiegati in particolari di piccole dimensioni ( ≤ 15 mm e ≤ 30 mm a seconda del tipo) sono particolarmente adatti al trattamento da bonifica isotermica (austempering). In tal caso i valori di resilienza a parità di resistenza risultano più elevati di quelli ottenuti con il trattamento convenzionale.

50CrV4 - 52SiCrNi5

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