Grazie alle sue proprietà, l'acciaio è senza dubbio il materiale da costruzioni più usato al mondo.
Le proprietà più importanti dell' acciaio sono: grande deformabilità e durezza, buona resistenza alla rottura a trazione e allo snervamento, buona conducibilità termica, e, per gli acciai inossidabili (inox), la resistenza alla corrosione.
Quando si sceglie un materiale per una particolare applicazione, i tecnici devono ipotizzare che esso sarà adatto a determinate condizioni di carico e condizioni ambientali durante tutto il periodo di servizio. La comprensione e il controllo puntuali delle proprietà di un materiale diventano quindi requisiti essenziali essenziali. Le proprietà meccaniche di un acciaio possono essere attentamente controllate attraverso la selezione di una appropriata composizione chimica, del processo produttivo e del trattamento termico, che portano alla sua microstruttura finale.
I componenti della lega e il trattamento termico utilizzato nella produzione di acciai portano a differenti valori di proprietà e resistenze meccaniche, e devono essere eseguiti opportuni test di laboratorio per determinare le proprietà finali di un acciaio, al fine di per garantire il rispetto delle Normative di riferimento.
Ci sono molti sistemi di misura utilizzati per definire la proprietà di un determinato acciaio. Ad esempio, snervamento, duttilità e rigidezza sono determinati con prove di trazione. La tenacità è misurata mediante prove di impatto; e la durezza è determinata dalla misura della resistenza alla penetrazione della superficie da parte di un oggetto duro.
Le prove di trazione costituiscono un metodo di valutazione della risposta strutturale di un acciaio ai carichi applicati, con i risultati espressi come rapporto tra tensione applicata (stress) e deformazione risultante (strain). La relazione tra stress e strain è una misura della elasticità del materiale, e questo rapporto viene indicato come modulo di Young. Un elevato valore del modulo di Young è una delle caratteristiche più importanti nella definizione delle proprietà di un acciaio: è nel range 190-210 GPa, che è circa tre volte il valore dell'alluminio.
Le proprietà fisiche dell'acciaio sono legate alla fisica dei materiali, come densità, conducibilità termica, modulo elastico, coefficiente di Poisson etc. Alcuni valori tipici per le proprietà fisiche dell'acciaio sono:
- densità ρ = 7.7 ÷ 8.1 [kg/dm3]
- modulo elastico E=190÷210 [GPa]
- rapporto di Poisson v = 0.27 ÷ 0.30
- Conducibilità termica k = 11.2 ÷ 48.3 [W/mK]
- Dilatazione termica α = 9 ÷27 [10-6 / K]
Le leghe di rame-nichel quali il Monel sono utilizzate in ambienti altamente corrosivi e per applicazioni non-magnetiche. Superleghe a base di nichel come l' Inconel sono utilizzate in applicazioni ad alta temperatura, quali turbocompressori, recipienti a pressione e scambiatori di calore. Per le temperature estremamente elevate, leghe a cristallo singolo sono utilizzate per ridurre al minimo lo scorrimento viscoso alle alte temperature, noto come creep.
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