Esplorazione dei materiali più comuni per gli elementi di fissaggio

La maggior parte dei materiali utilizzati per gli elementi di fissaggio è acciaio. Chi lavora nel settore degli elementi di fissaggio deve conoscere le differenze, le peculiarità e le applicazioni di questi materiali. La comprensione delle diverse tipologie di materiali impiegati è fondamentale per scegliere quello più adatto a una specifica applicazione. Ecco una panoramica dei materiali più comuni per gli elementi di fissaggio, della loro composizione e delle applicazioni tipiche:

 

I. Acciaio al carbonio

ComposizioneL'acciaio al carbonio contiene principalmente ferro con una piccola quantità di carbonio (di solito inferiore all'1,7%) e talvolta altri elementi come manganese, silicio o zolfo.

 

VotiAcciaio a basso tenore di carbonio (dolce), acciaio a medio tenore di carbonio, acciaio ad alto tenore di carbonio.

♦ L'acciaio a basso tenore di carbonio, noto anche come acciaio dolce, ha un contenuto di carbonio che varia dallo 0,10% allo 0,30%. L'acciaio a basso tenore di carbonio si presta facilmente a diverse lavorazioni come forgiatura, saldatura e taglio, ed è spesso utilizzato per realizzare catene, rivetti, bulloni, alberi, ecc. Comprende la maggior parte degli acciai strutturali al carbonio comuni e alcuni acciai strutturali al carbonio di alta qualità. La maggior parte di essi viene utilizzata per componenti strutturali ingegneristici senza trattamento termico, mentre alcuni sono impiegati per componenti meccanici che richiedono resistenza all'usura dopo carbonizzazione e altri trattamenti termici.

 

♦ L'acciaio a medio tenore di carbonio è un acciaio al carbonio con un contenuto di carbonio compreso tra lo 0,25% e lo 0,60%. Oltre al carbonio, può contenere anche una piccola quantità di manganese (dallo 0,70% all'1,20%). In base alla qualità del prodotto, si suddivide in acciaio strutturale al carbonio ordinario e acciaio strutturale al carbonio di alta qualità. Presenta buone prestazioni di lavorazione a caldo e taglio, ma scarse prestazioni di saldatura. La resistenza e la durezza sono superiori a quelle dell'acciaio a basso tenore di carbonio, mentre la plasticità e la tenacità sono inferiori. L'acciaio a medio tenore di carbonio possiede buone proprietà meccaniche complessive dopo tempra e rinvenimento. Pertanto, è ampiamente utilizzato in diverse applicazioni con livelli di resistenza medi. Oltre ad essere impiegato come materiale da costruzione, trova ampio impiego anche nella produzione di vari componenti meccanici.

 

♦ L'acciaio ad alto tenore di carbonio, spesso chiamato acciaio per utensili, ha un contenuto di carbonio che varia dallo 0,60% all'1,70% e può essere temprato e rinvenuto.

 

Principali usi e applicazioni: Comunemente utilizzato per elementi di fissaggio generici come bulloninoci, vitie borchie. Offrono una buona resistenza e sono convenienti. Trattamenti superficiali come la zincatura possono essere applicati per migliorare la resistenza alla corrosione.

 

 

II. Acciaio inossidabile

ComposizioneLega di ferro, cromo (contenuto di cromo dal 12% al 30%) e altri elementi come nichel, molibdeno e azoto. L'elevato contenuto di cromo conferisce un'eccellente resistenza alla corrosione.

 

Il cromo è l'elemento fondamentale che conferisce all'acciaio inossidabile la sua resistenza alla corrosione. Quando il contenuto di cromo nell'acciaio raggiunge circa l'1,2%, il cromo reagisce con l'ossigeno presente nell'ambiente corrosivo formando una sottilissima pellicola di ossido (pellicola autopassivante) sulla superficie dell'acciaio, che previene ulteriore corrosione della matrice. Oltre al cromo, gli elementi di lega comunemente utilizzati includono nichel, molibdeno, titanio, niobio, rame, azoto, ecc., per soddisfare i requisiti di composizione e prestazioni dell'acciaio inossidabile per diverse applicazioni.

 

Dimensioni: Austenitico (es. 201, 304, 316), Martensitico (es. 410, 420), Ferritico (es. 430, 446).

Principali usi e applicazioniUtilizzato in ambienti in cui la resistenza alla corrosione è fondamentale, come ad esempio nei settori navale, chimico e dell'industria alimentare. Adatto anche per applicazioni ad alta temperatura.

 

L'acciaio inossidabile non si corrode, non si ossida, non arrugginisce e non si usura. È inoltre uno dei materiali più resistenti tra i metalli utilizzati in edilizia. Grazie alla sua elevata resistenza alla corrosione, l'acciaio inossidabile preserva a lungo l'integrità strutturale dei componenti. L'acciaio inossidabile al cromo, inoltre, combina resistenza meccanica ed elevata elasticità, facilitandone la lavorazione e la produzione.

 

 

III. Acciaio legato

ComposizioneContiene una percentuale più elevata di elementi di lega (ad esempio cromo, nichel, molibdeno, vanadio) rispetto all'acciaio al carbonio, il che ne migliora proprietà come resistenza, durezza e tenacità.

 

Se il contenuto di cromo nell'acciaio legato raggiunge circa il 12%, si formerà uno strato denso di ossido di cromo sulla superficie dell'acciaio, causando un improvviso cambiamento nella resistenza alla corrosione dell'acciaio in ambienti ossidanti e migliorandola notevolmente. Elementi come cromo, alluminio e silicio possono migliorare la resistenza all'ossidazione e alla corrosione dell'acciaio in presenza di gas ad alta temperatura, ma un eccesso di alluminio e silicio può deteriorare la termoplasticità dell'acciaio. Il nichel viene utilizzato principalmente per formare e stabilizzare la struttura austenitica, in modo che l'acciaio possa ottenere buone proprietà meccaniche, resistenza alla corrosione e prestazioni di processo. Il molibdeno può passivare rapidamente l'acciaio inossidabile resistente agli acidi e migliorarne la resistenza alla corrosione in soluzioni contenenti ioni cloruro e altri agenti non ossidanti.

 

VotiIn base al contenuto di elementi di lega, si distingue in acciaio a bassa lega (contenuto 10%).

Principali usi e applicazioniUtilizzato in elementi di fissaggio ad alta resistenza per il settore automobilistico, aerospaziale e dei macchinari pesanti, dove sono richieste maggiore resistenza alla trazione e all'usura.

 

IV. Rame

ComposizioneRame puro o leghe con piccole quantità di altri metalli come stagno (bronzo) o zinco (ottone).

 

Il rame, un metallo dal colore rosso porpora, ha una densità di 8,92 g/cm³. Il suo punto di fusione è di 1083,4±0,2 °C e il suo punto di ebollizione di 2567 °C. Il rame è uno dei primi metalli scoperti dall'uomo e uno dei migliori metalli puri. È leggermente duro, estremamente tenace e resistente all'usura. Possiede anche una buona duttilità. Ha una buona conduttività termica ed elettrica. Il rame e alcune sue leghe hanno una buona resistenza alla corrosione e sono molto stabili in aria secca. Tuttavia, in aria umida, sulla sua superficie può formarsi uno strato verde di carbonato basico di rame, chiamato verderame. È solubile in acido nitrico e acido solforico concentrato caldo, e leggermente solubile in acido cloridrico. Si corrode facilmente in presenza di alcali.

 

Principali usi e applicazioniNoto per la sua eccellente conduttività elettrica e resistenza alla corrosione, il rame e l'ottone sono spesso utilizzati per elementi di fissaggio in connessioni elettriche e applicazioni marine.

 

V. Alluminio

ComposizioneAlluminio puro o leghe di alluminio, che possono includere elementi come rame, magnesio, silicio o zinco.

 

L'alluminio è un metallo bianco argenteo e lucido con una densità di 2,702 g/cm³, un punto di fusione di 660,37 °C e un punto di ebollizione di 2467 °C. Possiede una buona conducibilità termica, elettrica e duttilità. L'alluminio è considerato un elemento metallico attivo, ma a contatto con l'aria si forma sulla sua superficie una densa pellicola di ossido che gli impedisce di reagire ulteriormente con ossigeno e acqua. Ad alte temperature, può reagire con l'ossigeno rilasciando una grande quantità di calore. Il principio della reazione termitica può essere applicato in diversi processi produttivi, come la saldatura di rotaie d'acciaio, la fusione di metalli refrattari e la realizzazione di fuochi d'artificio tradizionali.

 

Principali usi e applicazioniLeggeri e resistenti alla corrosione, sono ideali per applicazioni aerospaziali, automobilistiche e navali. I dispositivi di fissaggio in alluminio sono utilizzati anche nell'edilizia e nell'elettronica grazie al loro peso ridotto e alle proprietà non magnetiche.

 

Standard

• ISO(Organizzazione internazionale per la standardizzazione): Fornisce standard internazionali applicabili a livello globale.

• GB(Guobiao, Norma Nazionale Cinese): Norme nazionali cinesi.

• DA(Istituto tedesco di normazione): Norme tedesche, ampiamente riconosciute a livello internazionale.

• AISI/SAE(American Iron and Steel Institute / Society of Automotive Engineers): Norme americane, in particolare per gli acciai.

• LUI (Standard industriali giapponesi): Standard giapponesi, spesso utilizzati nei paesi asiatici.

 

Ogni materiale presenta una serie di vantaggi specifici e viene scelto in base ai requisiti dell'applicazione, come resistenza, resistenza alla corrosione, temperatura e costo. È importante selezionare il materiale e la qualità appropriati per garantire che l'elemento di fissaggio funzioni in modo affidabile nell'ambiente previsto.

 

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