L’arte di provare gli acciai con le scintille
“L’ACCIAIO è acciaio”, dirà qualcuno. “Quindi, perché provarlo?” Ma non hanno mai sentito parlare dell’acciaio al nichel o dell’acciaio al tungsteno o dell’acciaio al cobalto? Ci sono alcune differenze molto importanti.
Per esempio: I treni ad alta velocità corrono su rotaie che si possono realmente sottoporre a enormi sollecitazioni. Queste devono essere in grado di sopportare un estremo attrito. Ciò richiede un acciaio speciale che contenga dal 12 al 15 per cento di manganese.
Ma anche le donne di casa sono esigenti in fatto di acciaio! Non ne vogliono un tipo qualsiasi. Quei lucidi tegami contengono fino al 12 per cento di cromo, e forse un po’ di nichel, non solo “acciaio”. È acciaio inossidabile. E ci sono molti tipi di acciaio inossidabile; alcuni per esempio sono modificati perché siano più resistenti di altri alla corrosione.
Migliaia di persone che lavorano in officine e stabilimenti sanno che ogni prodotto richiede una certa specie di acciaio. Ne possono essere disponibili diversi tipi, quindi come si può riconoscere quello giusto? In genere non basta solo guardare il metallo. Si dovrebbe mandare un campione a un laboratorio di analisi chimiche? Questo sarebbe molto costoso e richiederebbe troppo tempo. Di sicuro ci dev’essere un modo più pratico.
Sistema di codificazione secondo il colore
Nell’industria siderurgica si dipingono di un certo colore le estremità delle barre d’acciaio prodotte nelle acciaierie. Si provvedono tabelle dei colori corrispondenti, e queste dicono a chi ne fa uso l’esatta lega d’acciaio prescelta.
Come forse sapete, una lega è fatta di due o più metalli fusi insieme. Per esempio, rame e zinco formano la lega chiamata ottone. Similmente le leghe d’acciaio contengono vari elementi oltre al ferro. Questi si possono aggiungere per rendere l’acciaio più duro o più resistente alla corrosione o più flessibile, eccetera. Ricordate che ci vuole una combinazione di acciaio e cromo (possibilmente con del nichel) per fare le scintillanti pentole d’acciaio inossidabile.
Che dire se abbiamo vari tipi di barre d’acciaio a disposizione e le estremità colorate sono state tagliate, o la tabella dei colori non si trova? Coraggio, non tutto è perduto.
La prova delle scintille è rivelatrice
C’è un modo per determinare che specie d’acciaio si ha in mano. Questo si può fare con la prova delle scintille, un’antica arte divenuta di recente una moderna scienza industriale. Quest’arte permette di determinare non solo la composizione chimica del metallo, ma anche le caratteristiche assunte dall’acciaio a causa della decarburazione e del trattamento termico.
Quando un pezzo di metallo è toccato da una mola emette scintille. Rapida, non distruttiva e accurata, la prova delle scintille scopre nel metallo la presenza della maggioranza degli elementi della lega. Si usa una mola portatile ad alta velocità. La sua ruota abrasiva di 6,3 centimetri (2 pollici e mezzo) può raggiungere da 15.000 a 20.000 giri al minuto senza rompersi. La mola dovrebbe essere ben pulita prima di cominciare la prova delle scintille. Altrimenti potrebbero già esserci su di essa particelle d’acciaio che darebbero risultati ingannevoli.
La pressione costante tra la mola e il campione d’acciaio è molto importante. Questa pressione dovrebbe essere sufficiente per produrre un fiocco di scintille lungo circa sessanta centimetri. “Ma”, chiederete, “di quale utilità sono le scintille?”
Ebbene, quelle scintille rivelano molte cose all’occhio esperto. Nel fiocco di scintille ogni elemento produce il proprio particolare modello e colore specifico. La quantità di un elemento presente nell’acciaio si determina osservando la frequenza delle sue caratteristiche scintille. È così possibile determinare la presenza di elementi come carbonio, manganese, silicio, nichel, cromo, molibdeno, tungsteno, rame, alluminio, titanio, vanadio e niobio. Così con la prova delle scintille un esperto può scegliere da un assortimento l’acciaio al manganese necessario per fare quelle resistenti rotaie per i treni.
Ci sono due grandi categorie di acciai: i semplici acciai al carbonio e le leghe d’acciaio.
Acciai al carbonio
Osserviamo mentre un pezzo di acciaio al carbonio viene tenuto saldamente contro una mola ad alta velocità. L’aspetto generale del fiocco di scintille permette di determinare se è un acciaio a basso o ad alto tenore di carbonio. Quello a basso tenore di carbonio produce fiocchi lunghi e stretti, mentre gli acciai ad alto tenore di carbonio producono fiocchi corti e larghi.
Bisogna anche prestare attenzione alle direttrici, cioè alle singole traiettorie che formano il fiocco di scintille. Queste sono composte di minute particelle d’acciaio che si staccano dalla barra di acciaio per l’attrito della mola. Il calore generato staccando una particella, e l’attrito prodotto mentre attraversa l’aria, fanno brillare la particella. Infatti ogni minuscola particella d’acciaio sembra una piccolissima meteora che viaggia attraverso lo spazio!
Poiché l’acciaio a basso tenore di carbonio è tenero, la mola stacca pezzi più grossi. Quindi le singole direttrici sono più larghe e, a motivo della massa, brillano più a lungo delle particelle degli acciai più duri e più fragili ad alto tenore di carbonio.
Il tipo e la forma della scintilla alla fine delle direttrici permetteranno di determinare con maggiore accuratezza il contenuto di carbonio dell’acciaio. Le scintille variano per grandezza, forma, tipo, intensità e distanza dalla mola. Il basso tenore di carbonio dà luogo a scintille con poche biforcazioni, mentre l’elevato contenuto di carbonio produce scintille con molte biforcazioni stellari. Uno sguardo all’acclusa illustrazione vi mostrerà alcune delle differenze appena menzionate.
Se il contenuto di carbonio aumenta, aumenta anche la densità del fiocco di scintille. Questo si osserva al centro del fiocco. Queste differenze sono evidenti nelle accluse illustrazioni, ma ricordate che la corretta pressione del campione d’acciaio contro la mola è estremamente importante per giudicarne la densità.
Prova delle leghe di acciaio con le scintille
Quando si fa la prova delle leghe d’acciaio con le scintille si devono osservare speciali fattori, poiché ogni elemento e la percentuale di ciascun elemento presente nell’acciaio producono specifici effetti di colore e caratteristiche delle scintille.
Un fattore che si potrebbe definire l’esclusivo marchio di fabbrica di ciascun elemento è la sua caratteristica. Più è alto il contenuto dell’elemento della lega nell’acciaio, più pronunciata sarà la caratteristica dell’elemento nel fiocco delle scintille. Supponiamo che facendo la prova di un acciaio sconosciuto osserviate che dall’estremità di ciascuna principale direttrice si stacca una ‘punta di freccia’. Ciò significa che l’acciaio contiene molibdeno. La presenza del vanadio è indicata da una specie di ombrello capovolto all’estremità di ciascuna direttrice.
Un altro fattore è il colore. La norma generale è che gli elementi facilmente ossidabili rendono il fiocco delle scintille più luminoso, mentre quelli resistenti all’ossidazione tendono a rendere il fiocco più scuro. La maggioranza degli acciai al carbonio hanno un color paglia. Le leghe d’acciaio, per la maggior parte, producono un colore giallo sporco. Gli acciai al tungsteno per alte velocità danno luogo a un fiocco di scintille rosso o arancione scuro.
Da questa breve considerazione vediamo che la prova delle scintille è un’importante arte industriale che è molto utile per riconoscere acciai misti e di gradazione sconosciuta. Forse non diventerete mai un artista in questo campo, ma è bene sapere che altri hanno coltivato queste capacità. Pensateci la prossima volta che usate quel tegame d’acciaio inossidabile o viaggiate su un treno veloce che corre agevolmente su rotaie d’acciaio. — Da un collaboratore.
[Immagini a pagina 25]
BIFORCAZIONI NELL’ACCIAIO A BASSO TENORE DI CARBONIO
SCINTILLE STELLARI NELL’ACCIAIO AD ALTO TENORE DI CARBONIO
[Immagini a pagina 26]
ACCIAIO A BASSO TENORE DI CARBONIO (fiocco rado)
ACCIAIO AD ALTO TENORE DI CARBONIO (fiocco denso)