Che cosa si intende per un acciaio ISO P?

  • L’acciaio rappresenta il gruppo di materiali più ampio nel settore del taglio dei metalli
  • Gli acciai possono essere non temprati o bonificati, con una durezza che può arrivare a 400 HB. L’acciaio con durezza superiore a circa 48 HRC e fino a 62-65 HRC rientra nel campo ISO H
  • L’acciaio è una lega che ha come componente principale il ferro
  • Gli acciai non legati hanno un tenore di carbonio inferiore allo 0.8% e sono costituiti esclusivamente da ferro (Fe), senza altri elementi leganti
  • Gli acciai legati hanno un tenore di carbonio inferiore all’1.7% ed elementi leganti come Ni, Cr, Mo, V e W
  • Gli acciai debolmente legati contengono elementi leganti in misura inferiore al 5%
  • Gli acciai fortemente legati contengono più del 5% di elementi leganti

Lavorabilità in generale

  • La lavorabilità dell’acciaio differisce in funzione degli elementi leganti, del trattamento termico e del processo di lavorazione (forgiatura, laminatura, fusione, ecc.)
  • In generale, il controllo truciolo è relativamente semplice e omogeneo
  • Gli acciai a basso tenore di carbonio producono trucioli più lunghi che tendono all’incollamento e richiedono taglienti affilati
  • Forza di taglio specifica kc1: 1400-3100 N/mm²
  • Le forze di taglio e, di conseguenza, la potenza richiesta per la lavorazione rimangono contenute in un range limitato.

Quali sono gli elementi leganti?

Il C influisce sulla durezza (con un tenore maggiore si ha un aumento dell’usura per abrasione). Con un basso tenore di carbonio, inferiore allo 0.2%, si ha un aumento dell’usura per adesione, con conseguente formazione di tagliente di riporto e controllo truciolo insoddisfacente.

Cr, Mo, W, V, Ti, Nb (formatori di carburi) determinano un aumento dell’usura da abrasione.

O influisce notevolmente sulla lavorabilità; genera inclusioni non metalliche, ossidiche ed abrasive.

Al, Ti, V, Nb sono impiegati come trattamenti a grana fine sull’acciaio che lo rendono più tenace e difficile da lavorare.

P, C, N nella ferrite, determinano una diminuzione della duttilità, con conseguente aumento dell’usura per adesione.

L’effetto positivo

Il Pb nell’acciaio facilmente lavorabile (con punto di fusione basso) riduce l’attrito tra truciolo e inserto, riduce l’usura e migliora il controllo truciolo.

Ca, Mn (+S) formano solfuri teneri con azione lubrificante. Un elevato tenore di zolfo (S) migliora la lavorabilità e il controllo truciolo.

Lo zolfo (S) influisce positivamente sulla lavorabilità. Anche le più piccole differenze nell’ordine dello 0,01% e 0,03% possono incidere notevolmente sulla lavorabilità. Questi effetti sono sfruttati negli acciai facilmente lavorabili. Generalmente, il tenore di zolfo si aggira intorno allo 0,25%. Lo zolfo determina inclusioni tenere di solfuro di manganese (MnS) che vanno a costituire uno strato lubrificante tra il truciolo e il tagliente. Il solfuro di manganese (MnS) migliora anche il controllo truciolo. Il piombo (Pb) ha un effetto analogo ed è spesso utilizzato insieme allo zolfo (S) in acciai facilmente lavorabili, in quantità che si aggirano intorno allo 0.25%.

Effetti sia positivi sia negativi

Si, Al, Ca formano inclusioni di ossidi che determinano un aumento dell’usura. Le inclusioni nell’acciaio hanno una notevole influenza sulla lavorabilità, anche se sono presenti in percentuali molto ridotte della composizione totale. Questa influenza può essere sia negativa che positiva. L’alluminio (Al), ad esempio, è utilizzato per deossidare la colata di ferro. Tuttavia, l’alluminio forma dell’ossido di alluminio fortemente abrasivo (Al2O3) che ha un effetto dannoso sulla lavorabilità (a confronto con il rivestimento di allumina di un inserto). Questo effetto negativo, tuttavia, può essere contrastato con l’aggiunta di calcio (Ca) che va a formare un guscio tenero attorno alle particelle abrasive.

  • L’acciaio fuso ha una struttura superficiale ruvida che può comprendere inclusioni di sabbia e scorie; pertanto, il tagliente dovrà avere un’elevata tenacità
  • L’acciaio laminato è caratterizzato da una grana abbastanza grossa che rende la struttura irregolare, provocando variazioni nelle forze di taglio
  • L’acciaio forgiato ha una grana più fine e una struttura più uniforme che determina meno problemi durante il taglio

Dal punto di vista della lavorabilità, gli acciai sono classificati in non legati, debolmente legati, fortemente legati e sinterizzati.

Vediamo qui di seguito le “tre sottoclassi”

Acciai non legati – P 1.1-1.5

Definizione​

Negli acciai non legati, il tenore di carbonio di norma è pari allo 0,8%, mentre gli acciai legati hanno una maggiore quantità di elementi leganti. La durezza varia da 90 a 350 HB. Con un tenore di carbonio superiore (>0.2%) è possibile sottoporre a tempra il materiale.

​Componenti comuni

Tra le applicazioni predominanti figurano: acciaio da costruzione, acciaio strutturale, prodotti imbutiti a freddo e stampati, acciaio per recipienti a pressione e vari acciai fusi. Tra le applicazioni comuni figurano: assali, alberi, tubi, pezzi forgiati e strutture saldate (C<0.25%).

Lavorabilità

Le difficoltà a livello di controllo truciolo e la tendenza all’incollamento (tagliente di riporto) devono essere valutate con attenzione nel caso degli acciai a basso tenore di carbonio (<0.25%). Adottando velocità di taglio elevate e taglienti e/o geometrie affilate, con spoglia superiore dell’inserto positiva e qualità con rivestimenti sottili, è possibile ridurre la tendenza all’incollamento. Nella tornitura, è consigliabile mantenere la profondità di taglio su valori prossimi al raggio di punta o maggiori, per migliorare il controllo truciolo. In generale, la lavorabilità nel caso degli acciai temprati è molto buona. Tuttavia, essi tendono a causare un’usura relativamente elevata sul fianco dei taglienti.

Acciai debolmente legati – P 2.1-2.6

Definizione​

Gli acciai debolmente legati sono i materiali più comunemente utilizzabili nelle operazioni ad asportazione di truciolo. Il gruppo include sia i materiali teneri che quelli temprati (fino a 50 HRc).

​Componenti comuni

Per le alte temperature si utilizzano acciai per recipienti a pressione in lega di Mo e Cr. Tra le applicazioni comuni figurano: assali, alberi, acciai strutturali, tubi e pezzi forgiati. Ad esempio, questo materiale viene utilizzato nell’industria automobilistica per produrre le seguenti tipologie di componenti: bielle, alberi a camme, giunti omocinetici, mozzi delle ruote, sterzi a cremagliera.

Lavorabilità

La lavorabilità degli acciai debolmente legati dipende dal tenore di lega e dal trattamento termico a cui sono stati sottoposti (durezza). Per tutti i materiali di questo gruppo, i meccanismi di usura più frequenti sono la craterizzazione e l’usura sul fianco. Si ricordi che i materiali trattati generano calore nella zona di taglio che può provocare la deformazione plastica del tagliente.

Acciai fortemente legati – P 3.0-3.2

Definizione​

Gli acciai fortemente legati hanno un tenore di lega totale di oltre il 5%. Questo gruppo include sia i materiali teneri che quelli temprati (fino a 50 HRc).

​Componenti comuni

Tra i campi di applicazione più comuni di questi acciai figurano: componentistica per macchine utensili, stampi, componenti idraulici, cilindri e utensili da taglio (HSS).

Lavorabilità

In generale, la lavorabilità diminuisce quando aumentano tenore di lega e durezza. Ad esempio, con un 12-15% di elementi leganti e durezza fino a 450 HB, il tagliente richiede una buona resistenza al calore per contrastare la deformazione plastica.