Reddit – askscience – Perché l’acciaio è più forte del ferro puro?

L’uno non ha niente a che fare con l’altro.

L’acciaio è una lega metallica solida di ferro e carbonio. Il carbonio nell’acciaio non assume alcuna forma cristallina propria. Il carbonio si dissolve nell’acciaio per formare ferrite (http://en.wikipedia.org/wiki/Ferrite_(iron)), austenite e cementite. In nessuna di queste strutture esiste una delle strutture cristalline del carbonio puro. Si tratta semplicemente di una soluzione solida interstiziale, dove gli atomi di carbonio migrano negli interstizi, distorcendo così il campo di tensione del reticolo cristallino. Le aberrazioni risultanti nel campo di sollecitazione provocano deficit di energia più grandi che i difetti del reticolo devono superare per scivolare, aumentando così la tensione di snervamento del materiale.

Questo è vero, perché per qualsiasi deformazione plastica, le dislocazioni devono poter scivolare (la seconda definisce la prima). Se aumento l’energia richiesta a una dislocazione per muoversi attraverso il reticolo cristallino (causando gradienti di tensione di trazione e compressione in tutta la struttura aggiungendo carbonio negli interstizi della struttura cristallina) questo ha l’effetto diretto di aumentare la tensione di snervamento. La forza dei legami covalenti tra gli atomi di carbonio in una struttura di diamante è enorme e determina un’elevata durezza del diamante. Per quanto riguarda la resilienza, non sono sicuro di cosa intendiate con questo, ma il diamante è solo moderatamente duro. È questa debolezza relativa del materiale che i tagliatori di gemme sfruttano per tagliare i diamanti nelle loro varie forme.

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