Elementi di lega spiegati: cosa fa ciascun elemento nell'acciaio

Come leggere questa tabella

Gli elementi agiscono insieme, e lo stesso elemento può essere una caratteristica in un grado e un residuo limitato in un altro. Le voci seguenti descrivono l'effetto principale e voluto nei tipici acciai legati e inossidabili; le pagine dei gradi su questo sito forniscono gli intervalli effettivamente consentiti per ciascun grado nominato.

Elemento	Effetti principali	Da sapere
Carbonio (C)	Il rinforzante primario: forma carburi e consente la martensite in tempra, aumentando durezza e resistenza a trazione	Duttilità, tenacità e saldabilità calano man mano che il carbonio aumenta; l'elemento singolo più consequenziale nella ricetta
Manganese (Mn)	Disossidante; aumenta resistenza e temprabilità; lega lo zolfo come MnS innocuo invece di film fragili di FeS	Presente in quasi ogni acciaio; livelli elevati (11–14%) creano gli acciai antiusura Hadfield che si incrudiscono
Silicio (Si)	Disossidante; rinforzante in soluzione solida; elemento chiave negli acciai per molle e negli acciai elettrici	Livelli elevati possono peggiorare la qualità superficiale e il comportamento alla zincatura
Cromo (Cr)	Temprabilità, carburi resistenti all'usura, resistenza alle alte temperature; a circa il 10.5% e oltre, il film passivo che definisce l'acciaio inossidabile	Porta anche sensibilità all'infragilimento da rinvenimento in alcuni acciai Cr-Mo se il raffreddamento è trascurato
Molibdeno (Mo)	Resistenza alle alte temperature (allo scorrimento), temprabilità, resistenza al rinvenimento; migliora fortemente la resistenza alla vaiolatura negli inossidabili (è il termine Mo nella formula PREN)	Costoso — i gradi lo usano deliberatamente, tipicamente pochi decimi di percento negli acciai legati
Nichel (Ni)	Tenacità, soprattutto a bassa temperatura; temprabilità; stabilizza l'austenite (la base degli inossidabili della serie 300)	Di solito l'aggiunta comune più costosa; determina il divario di prezzo tra 304 e 430
Vanadio (V)	Carburi fini: affinamento del grano, indurimento secondario negli acciai per utensili, resistenza all'usura, resistenza allo scorrimento in piccole dosi	Efficace a bassi livelli, tipicamente 0.05–0.30%
Tungsteno (W)	Carburi molto duri e stabili al calore: la durezza a caldo degli acciai rapidi (M2 contiene circa il 6% di W)	Pesante e costoso; parzialmente sostituito dal molibdeno in molti moderni acciai per utensili
Niobio (Nb)	Affinamento del grano e indurimento per precipitazione negli acciai HSLA; stabilizza l'inossidabile contro la sensibilizzazione (grado 347)	Opera a centesimi di percento negli acciai strutturali
Titanio (Ti)	Forte formatore di carburi/nitruri: stabilizza l'inossidabile (grado 321), protegge il boro dall'azoto, fissa il carbonio negli acciai IF	Un eccesso di titanio può danneggiare qualità superficiale e tenacità
Boro (B)	A sole poche parti per milione, aumenta drasticamente la temprabilità degli acciai a basso e medio carbonio	Il suo effetto svanisce se si combina con azoto o ossigeno — gli acciai al boro lo proteggono con titanio o alluminio
Zolfo e fosforo (S, P)	Solitamente residui da limitare: lo zolfo danneggia la tenacità trasversale, il fosforo infragilisce e segrega	Aggiunti deliberatamente negli acciai a lavorabilità migliorata — zolfo per la lavorabilità (ad es. 1215, 11SMn30), fosforo in alcuni gradi rifosforati e resistenti agli agenti atmosferici

Le interazioni contano più dei singoli elementi

I gradi reali sono equilibri: cromo più molibdeno fornisce resistenza allo scorrimento nel 2.25Cr-1Mo; nichel più cromo fornisce la struttura austenitica del 304; il potenziale di durezza del carbonio è raggiungibile attraverso la dimensione della sezione solo quando manganese, cromo o boro forniscono la temprabilità. Le norme specificano quindi gli elementi come un pacchetto di intervalli, e la sostituzione tra gradi «equivalenti» è più sicura quando si confronta l'intero pacchetto, non un elemento alla volta.