ACCIAI INOSSIDABILI
Nichel e cromo nelle posate
L’acciaio è una lega ferro-carbonio, caratterizzata da una quantità di carbonio inferiore all'1,9%, che contiene anche altri elementi, in percentuali variabili. Leghe con tenore superiore di carbonio prendono il nome di ghisa. Al contrario di questa l’acciaio è malleabile e lavorabile a caldo e a freddo. All’aumentare del tenore di carbonio l’acciaio diventa sempre meno duttile e sempre più resistente alla trazione e alla compressione, ed è così possibile disporre di una ampia gamma di acciai alle cui diverse proprietà (composizione chimica, struttura, processo di produzione) corrisponde una grande varietà di impieghi.
Le proprietà fisiche dei vari tipi di acciaio dipendono principalmente dalla quantità di carbonio presente e dalla sua distribuzione nel ferro. Prima di essere sottoposti al trattamento termico, la maggior parte degli acciai sono una miscela di tre sostanze: ferrite, perlite e cementite. La ferrite, tenera e duttile, è ferro contenente in soluzione piccole quantità di carbonio e altri elementi; la cementite, estremamente brillante e dura, è costituita da ferro che contiene in soluzione circa il 7% di carbonio; la perlite è una miscela omogenea di ferrite e cementite, di composizione e struttura specifiche, con proprietà fisiche intermedie tra quelle dei due costituenti. La tenacità e la durezza di un acciaio non sottoposto a trattamento termico dipendono dalle proporzioni delle tre sostanze. All'aumentare della percentuale di carbonio contenuto nell'acciaio, la quantità di ferrite diminuisce e quella di perlite aumenta, finché, quando il contenuto di carbonio raggiunge lo 0,8%, l'acciaio risulta costituito interamente da perlite. Aumentando ulteriormente la percentuale di carbonio, l'acciaio diventa una miscela di perlite e cementite. Il riscaldamento dell'acciaio a temperature comprese fra 760 °C e 870 °C trasforma la ferrite e la cementite in una forma allotropica di lega ferro-carbonio, conosciuta come austenite, in cui tutto il carbonio presente allo stato libero nel metallo si solubilizza. A questo punto, se l'acciaio viene raffreddato lentamente, l'austenite si trasforma nuovamente in ferrite e perlite; se invece il raffreddamento è repentino, l'austenite viene "congelata" e diventa martensite, una forma allotropica estremamente dura, simile alla ferrite ma contenente carbonio in soluzione solida. Questo procedimento di raffreddamento rapido viene definito tempra, ed è uno dei più diffusi trattamenti termici dell'acciaio.
Per la fabbricazione di acciai speciali vengono aggiunte le necessarie quantità di metalli che debbono formare lega(Ni, Cr, Mn, V, Mo, Co etc..): per la fabbricazione di pentolame ed utensili da cucina vengono utilizzati gli acciai inossidabili, contenenti nichel (fino al 35%) e cromo (in quantità variabile tra il 12% e il 30%).
Il cromo forma una patina superficiale nella molecola, ed è questo che dà l’inossidabilità. Combinato col nichel, l’efficacia della patina aumenta, e di conseguenza aumenta l’inossidabilità. A livello strutturale un acciaio inossidabile è presente sotto forma di austenite(struttura intermedia fra stato solido e liquido); nei normali acciai l’austenite è presente solo sopra il punto "Ac3" del diagramma ferro-carbonio, che è la temperatura alla quale avviene la trasformazione della struttura cristallina dell’acciaio, e corrisponde a circa 750-800°C, a seconda del tipo di acciaio. Negli acciai inossidabili, invece, l’austenite è presente anche a temperatura ambiente, e proprio questo fatto ne migliora le proprietà rispetto ad un normale acciaio. Le caratteristiche principali di un acciaio inossidabile sono la resistenza alla corrosione(dovuta alla struttura austenitica) e la resistenza agli agenti chimici. Inoltre è amagnetico (cioè non si lascia attaccare da una calamita) , molto brillante e presentano una resistenza meccanica non comune, che può mantenere anche per lunghi periodi a temperature estremamente alte o basse.