Che differenza c’è tra acciaio e ferro?

È largamente diffuso l'utilizzo erroneo delle parole ferro e acciaio, sia nel contesto quotidiano ma anche in quello specialistico o tecnico. Spesso, infatti, si crea facilmente confusione tra quello che è nella sostanza acciaio ma viene erroneamente etichettato come ferro. Dal punto di vista tecnologico, stiamo parlando di due materiali completamente differenti tra loro, sebbene gli stessi risultino essere legati da alcuni processi produttivi: nei fatti, l'acciaio è una lega che si produce a partire dal ferro, che è un metallo. In qualche modo, abbiamo una grossa similitudine con quello che spesso genera confusione tra l'identificazione tecnologica del cemento e del calcestruzzo, ovviamente con le dovute proporzioni. In questo articolo cerchiamo di chiarire in maniera semplice quali sono le differenze tra ferro e acciaio e quali contesti applicativi possono portarci facilmente a distinguere in maniera corretta tra i due.

Il ferro

Il ferro (Fe) è un elemento chimico e rappresenta l'ingrediente principale di tutte quelle leghe che realizzano, ad esempio, materiali da costruzione, sia ad uso civile/edile ma anche industriale, meccanico o navale.  Rappresenta anche uno dei metalli più diffusi al mondo. La sua presenza è fondamentale nel processo produttivo di alcune leghe. Tuttavia, il suo utilizzo come materiale da costruzione è di difficile applicazione, in quanto presenta scadenti proprietà meccaniche e tecnologiche.

Viene estratto a valle di un processo di raffinazione, partendo da materiali naturalmente presenti e composti da altri elementi, come solfuri o silicati. In generale, il processo di raffinazione avviene ad alte temperature e consente la separazione della materia prima dalle rimanenti parti: la qualità del processo delinea implicitamente la quantità di impurità presenti comunque nel metallo finale, motivo per il quale è difficile ottenere ferro puro a partire da un qualsivoglia processo produttivo. Il suo utilizzo, piuttosto che a fini strutturali, è legato invece alle sue importanti proprietà magnetiche e trova largo impiego in campi quali la medicina o l'agricoltura (viene usato come nutriente per le piante).

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L'acciaio

Il termine acciaio individua in maniera specifica delle particolari leghe composte principalmente da ferro e carbonio, nonché altri elementi che vengono introdotti per realizzare specifici prodotti del caso. Il quantitativo di carbonio presente all'interno della lega deve seguire predeterminate percentuali: la percentuale di carbonio presente nella lega deve aggirarsi massimo tra l'1,7% e il 2% per ottenere una lega che può essere definita acciaio. In base all'effettivo valore di questa percentuale, un acciaio può essere successivamente classificato da dolce a durissimo, con altre categorie intermedie che variano all'aumentare della quantità di carbonio presente.

Come incide la percentuale di carbonio? Possiamo dire che più carbonio c'è all'interno della lega e più l'acciaio che si forma è performante in termini di resistenza. Tuttavia, la presenza di un quantitativo eccessivo di carbonio è causa di un infragilimento della lega, che quindi perde le sue caratteristiche di duttilità. La scelta della lega è quindi condizionata dall'applicazione specifica del caso. Nel caso in cui le percentuali di carbonio superino quelle prima indicate, allora non si parla più di acciaio, bensì di ghisa.

Gli altri elementi della lega

Altri elementi vengono inseriti all'interno della lega per la produzione degli acciai. La presenza di questi elementi aggiuntivi dipende fortemente da quelli che sono gli scopi di utilizzo della lega. Tuttavia, in alcuni casi la presenza di questi elementi aggiuntivi è dettata dalle stesse impurità dovute al processo di estrazione del ferro in partenza.

In generale, elementi come il manganese (Mn) e il silicio (Si) vengono inseriti per ottenere acciaio saldabili con elevate caratteristiche meccaniche. Il cromo (Cr), in alcuni casi, viene aggiunto per aumentare la resistenza meccanica ma anche per ridurre la sensibilità alla corrosione. A tal proposito, elementi come cromo (Cr), rame (Cu) e fosforo (P) possono essere aggiunti per creare una particolare lega di acciaio, chiamata CorTen, in grado di autoproteggersi dalla corrosione spontanea del metallo in ambienti aggressivi.