Acciaio al carbonio

Le composizioni tipiche del carbonio sono:

• Acciaio dolce (a basso tenore di carbonio): contenuto di carbonio da 0,05% a 0,25% circa con un contenuto di manganese fino a 0,4% (ad esempio, acciaio AISI 1018). Meno forte ma economico e facile da modellare; la durezza superficiale può essere aumentata attraverso la cementazione.
• Acciaio al carbonio medio: approssimativamente da 0,14% a 0,84% di contenuto di carbonio con un contenuto di manganese da 0,60 a 1,65% (es. acciaio AISI 1040). Bilancia la duttilità e la forza e ha una buona resistenza all'usura; usato per parti di grandi dimensioni, forgiatura e parti di automobili.
• Acciaio ad alto tenore di carbonio: circa 0,59% a 0,65% di contenuto di carbonio con 0,30 a 0,90% di contenuto di manganese. Molto forte, utilizzato per molle e fili ad alta resistenza.
• Acciaio ad altissimo tenore di carbonio: contenuto di carbonio compreso tra lo 0,96% e il 2,1% circa, appositamente lavorato per produrre specifiche microstrutture atomiche e molecolari.

L'acciaio può essere trattato termicamente, il che permette di fabbricare delle parti in uno stato morbido facilmente guadabile. Se è presente abbastanza carbonio, la lega può essere indurita per aumentare la forza, l'usura e la resistenza all'impatto. Gli acciai sono spesso lavorati con metodi di lavorazione a freddo, che è il modellamento del metallo attraverso la deformazione a una bassa temperatura di equilibrio o meta stabile.

L'acciaio dolce è la forma più comune di acciaio in quanto il suo prezzo è relativamente basso, mentre fornisce proprietà del materiale che sono accettabili per molte applicazioni. L'acciaio dolce ha un basso contenuto di carbonio (fino allo 0,3%) e quindi non è né estremamente fragile né duttile. Diventa malleabile quando viene riscaldato, e quindi può essere forgiato. È anche spesso usato dove è necessario formare grandi quantità di acciaio, per esempio come acciaio strutturale. La densità di questo metallo è di 7861,093 kg/m³ (0,284 lb/in³) e la resistenza alla trazione è un massimo di 500 MPa (72500 psi)

Gli acciai al carbonio che possono essere sottoposti con successo al trattamento termico hanno un contenuto di carbonio compreso tra lo 0,30% e l'1,70% in peso. Tracce di impurità di vari altri elementi possono avere un effetto significativo sulla qualità dell'acciaio risultante. Tracce di zolfo rendono l'acciaio "rosso-corto", che è un difetto: l'acciaio è fragile e friabile. L'acciaio al carbonio a bassa lega, come il grado A36, contiene circa lo 0,05% di zolfo e fonde intorno ai 1426-1538 °C (2600-2800 °F). Il manganese viene spesso aggiunto per migliorare la temprabilità degli acciai a basso tenore di carbonio. Queste aggiunte trasformano il materiale in un acciaio a bassa lega secondo alcune definizioni, ma la definizione AISI di acciaio al carbonio permette fino all'1,65% di manganese in peso.

L'acciaio temprato si riferisce di solito all'acciaio temprato o temprato e rinvenuto.

L'acciaio argentato o acciaio brillante ad alto tenore di carbonio, prende il suo nome dal suo aspetto, dovuto all'alto contenuto di carbonio. È un acciaio ad altissimo tenore di carbonio, o può essere considerato come uno dei migliori acciai ad alto tenore di carbonio. È definito secondo gli standard delle specifiche dell'acciaio BS-1407. È un acciaio per utensili all'1% di carbonio che può essere rettificato con tolleranze strette. Di solito la gamma di carbonio è minimo 1,10% ma fino a 1,20%. Contiene anche elementi in tracce di 0,35% Mn (range 0,30%-0,40%), 0,40% Cr (range 0,4%-0,5%), 0,30% Si (range 0,1%-0,3%), e a volte anche zolfo (max 0,035%) e fosforo (max 0,035%). L'acciaio argentato è talvolta usato per la fabbricazione di rasoi dritti, grazie alla sua capacità di produrre e mantenere un bordo micro-fine.

Lo scopo del trattamento termico dell'acciaio al carbonio semplice è quello di cambiare le proprietà meccaniche dell'acciaio, di solito la duttilità, la durezza, il carico di snervamento e la resistenza agli urti.