L'acciaio 1018 è un comune acciaio americano a basso tenore di carbonio con un contenuto nominale di carbonio pari a circa 0,18%. Offre una buona duttilità, saldabilità, formabilità a freddo e prestazioni di lavorazione stabili. Poiché il materiale è ampiamente disponibile e relativamente conveniente, viene comunemente utilizzato per alberi, perni, staffe, dispositivi di fissaggio, elementi di fissaggio e parti lavorate a CNC in generale.
Nella scelta di questo materiale, conoscere le proprietà dell’acciaio 1018 aiuta gli ingegneri a stabilire se un componente sia in grado di soddisfare i requisiti di resistenza meccanica, stabilità dimensionale, resistenza all’usura e protezione superficiale. Questo articolo illustra le principali caratteristiche e il valore applicativo dell’acciaio 1018 da diverse prospettive.
Che cos’è l’acciaio 1018?
L'acciaio 1018 è un acciaio a basso tenore di carbonio nella classificazione AISI/SAE degli acciai al carbonio ed è comunemente classificato anche come acciaio dolce. Il numero “10” indica la serie degli acciai al carbonio semplici, mentre il numero “18” indica un tenore medio nominale di carbonio pari a circa 0,18%. Grazie al suo basso tenore di carbonio, l’acciaio 1018 offre solitamente una buona duttilità, saldabilità, formabilità a freddo e lavorabilità.
Rispetto ad alcuni comuni acciai a basso tenore di carbonio, l’acciaio 1018 presenta un contenuto di manganese relativamente più elevato, il che contribuisce a migliorarne la resistenza e a conferirgli un certo grado di temprabilità. Di conseguenza, è adatto alla lavorazione di componenti meccanici generici e consente inoltre di ottenere una maggiore durezza superficiale tramite trattamenti di tempra superficiale. In termini semplici, l’acciaio 1018 non è noto per la sua resistenza estremamente elevata, ma per le prestazioni stabili, la facilità di lavorazione, il costo ragionevole e l’ampia idoneità all’impiego in componenti meccanici generici e in componenti lavorati con precisione.
Proprietà dell'acciaio 1018
Composizione chimica dell'acciaio 1018
Le caratteristiche prestazionali dell'acciaio 1018 derivano principalmente dal suo basso tenore di carbonio e dal tenore relativamente più elevato di manganese. Il basso tenore di carbonio contribuisce a garantire al materiale una buona duttilità, saldabilità e formabilità a freddo, mentre il manganese contribuisce a migliorarne la resistenza, la stabilità di lavorazione e un certo grado di temprabilità. La sua composizione chimica tipica è riportata nella tabella seguente:
| Elemento | Gamma tipica | Funzione |
| C | 0.15–0.20% | Garantisce una resistenza di base, mantenendo al contempo una buona duttilità, saldabilità e formabilità a freddo |
| Mn | 0.60–0.90% | Migliora la resistenza e contribuisce, in una certa misura, ad aumentare la temprabilità e la stabilità di lavorazione |
| P | ≤0,040% | È presente in piccole quantità e di solito deve essere mantenuto a un livello basso |
| S | ≤0,050% | È presente in piccole quantità e di solito deve essere mantenuto a un livello basso |
| Fe | Equilibrio | Elemento di base che costituisce la matrice principale dell'acciaio 1018 |
Dal punto di vista della composizione, l'acciaio 1018 non è né un acciaio altamente legato né un acciaio ad alto tenore di carbonio. I suoi vantaggi risiedono nella composizione semplice, nel comportamento stabile durante la lavorazione, nel costo moderato e nella capacità di migliorare la durezza superficiale e la resistenza all'usura tramite cementazione o carbonitrurazione.
Come viene prodotto l'acciaio 1018?
La produzione dell’acciaio 1018 può essere sintetizzata come segue: si ottiene innanzitutto un materiale a base di ferro, poi si regola il contenuto di carbonio e manganese e, infine, si modella il materiale in diverse forme tramite laminazione o lavorazione a freddo. Nella produzione effettiva, la fonte di ferro può provenire dal metallo fuso ottenuto dal minerale di ferro o da rottami di acciaio riciclati. A seconda del metodo di produzione dell’acciaio, possono essere utilizzati anche coke, calcare o altri materiali di raffinazione per aiutare a rimuovere le impurità e rendere l’acciaio fuso più puro.
Una volta che la composizione dell’acciaio fuso si è stabilizzata, vengono aggiunte o regolate quantità adeguate di carbonio e manganese affinché la composizione rientri nell’intervallo previsto per l’acciaio 1018. L’acciaio fuso viene quindi colato in billette o bramme e laminato a caldo per ottenere lamiere, tondini, profilati quadrati o barre. Se il pezzo richiede una maggiore precisione dimensionale e una migliore qualità superficiale, si procede con ulteriori operazioni di trafilatura a freddo, laminazione a freddo, raddrizzatura, pelatura, rettifica, oppure è possibile eseguire la lucidatura per ottenere barre di acciaio trafilate a freddo, acciaio laminato a freddo 1018 o acciaio rifinito a freddo 1018.
Proprietà meccaniche dell'acciaio 1018
Le proprietà meccaniche dell'acciaio 1018 sono caratterizzate da una resistenza moderata, una buona duttilità e una durezza relativamente bassa. È adatto per componenti meccanici generici, alberi, perni, staffe, dispositivi di fissaggio, connettori ed elementi di fissaggio. Non si tratta di un acciaio ad alta resistenza, ma offre prestazioni complessive stabili tra gli acciai a basso tenore di carbonio.
| Proprietà | Gamma tipica | Cosa significa |
| Resistenza alla trazione | 410–450 MPa o superiore | La resistenza del materiale alla rottura sotto carico di trazione |
| Resistenza allo snervamento | Circa 270 MPa o più | Il livello di sollecitazione che un materiale è in grado di sopportare prima che inizi la deformazione permanente |
| Allungamento | 24% o superiore | La capacità del materiale di subire una deformazione plastica dopo essere stato sottoposto a stiramento |
| Riduzione dell'area | 50% o superiore | La capacità del materiale di restringersi localmente e deformarsi prima della rottura |
| Durezza | Di solito inferiore a 197 HB prima del trattamento termico | Un indicatore della resistenza del materiale all’impronta, all’usura e al taglio |
Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione dell’acciaio 1018 si riferisce solitamente alla resistenza alla trazione massima, ovvero la sollecitazione di trazione massima che il materiale è in grado di sopportare prima della rottura. La sua resistenza si colloca in un intervallo medio stabile tra gli acciai a basso tenore di carbonio, rendendolo adatto per alberi generici, perni, staffe, blocchi di collegamento, sedi di montaggio e parti meccaniche soggette a carichi da leggeri a medi. Se un componente deve resistere a forti urti, coppie elevate o sollecitazioni da fatica a lungo termine, sono solitamente più indicati acciai a maggiore resistenza come il 1045 o il 4140.
Resistenza allo snervamento
Il limite di snervamento determina se un componente è suscettibile di subire una deformazione permanente dopo essere stato sottoposto a carico. L’acciaio 1018 è adatto per dispositivi di fissaggio, piastre di collegamento, blocchi di supporto, piastre di base e componenti di montaggio di apparecchiature che richiedono una capacità portante di base e stabilità dimensionale. Se un componente presenta una campata ampia, sollecitazioni concentrate o carichi a lungo termine, è possibile migliorare la rigidità strutturale e la resistenza alla deformazione non solo passando a un materiale con maggiore resistenza, ma anche aggiungendo nervature, ottimizzando lo spessore delle pareti e migliorando il percorso del carico.
Allungamento
Un buon allungamento indica che l'acciaio 1018 presenta una buona duttilità e adattabilità alla formatura. Ciò lo rende adatto alla trafilatura a freddo, alla stampaggio a freddo, alla piegatura, alla pressatura, alla rivettatura e alla formatura di viti, nonché alla produzione di viti, rivetti, piccoli elementi di fissaggio e componenti meccanici che richiedono un certo grado di assorbimento della deformazione.
Riduzione dell'area
La riduzione dell’area riflette la deformazione locale del materiale e la sua duttilità prima della frattura. Le prestazioni dell’acciaio 1018 sotto questo aspetto contribuiscono a migliorare la tenacità dei componenti e la loro resistenza alla frattura improvvisa, rendendolo adatto per perni, connettori, elementi di fissaggio e componenti assemblati sottoposti a carico. Per i componenti in cui è necessario ridurre il rischio di frattura fragile, questo parametro è più significativo rispetto alla semplice valutazione della resistenza.
Durezza
L'acciaio 1018 presenta una bassa durezza allo stato grezzo, pertanto la resistenza al taglio è relativamente bassa ed è adatto alla fresatura, alla tornitura, alla foratura, alla maschiatura e alla lavorazione di filettature con macchine CNC. Tuttavia, ciò significa anche che la sua resistenza all'usura di base è limitata. Se un componente viene utilizzato per viti autofilettanti, perni resistenti all’usura, componenti dentati per impieghi leggeri o superfici di appoggio localizzate, solitamente è necessario ricorrere alla cementazione o alla carbonitrurazione per migliorare la durezza superficiale e la resistenza all’usura.
Proprietà fisiche dell'acciaio 1018
Le proprietà fisiche dell'acciaio 1018 influiscono principalmente sul peso dei componenti, sulla rigidità e sull'adattabilità alla lavorazione ad alta temperatura.
| Proprietà | Valore tipico | Cosa significa |
| Densità | Circa 7,87 g/cm³ | Indica il peso del materiale per unità di volume |
| Modulo di Young | Circa 200 GPa | Indica il livello di rigidità del materiale e la sua resistenza alla deformazione elastica |
| Coefficiente di Poisson | Circa 0,29 | Indica la relazione tra la deformazione trasversale e quella longitudinale durante la trazione o la compressione |
| Intervallo di fusione | Circa 1425–1540 °C | Indica l'intervallo di temperatura approssimativo in cui il materiale passa dallo stato solido a quello liquido |
Densità
La densità dell'acciaio 1018 è tipica degli acciai al carbonio ed è notevolmente superiore a quella delle leghe di alluminio a parità di volume. Pertanto, non è adatto per componenti estremamente leggeri, ma è indicato per elementi che richiedono un certo peso, rigidità e stabilità strutturale, quali basi, staffe, dispositivi di fissaggio, blocchi di collegamento e parti meccaniche portanti in generale.
Modulo di Young
Il modulo di Young riflette la rigidità del materiale. Il modulo elastico dell'acciaio 1018 è simile a quello del normale acciaio al carbonio, il che significa che non è soggetto a deformazioni elastiche evidenti sotto carico. È adatto per alberi, sedi di montaggio, parti di supporto, dispositivi di fissaggio e componenti meccanici che devono mantenere una forma stabile.
Coefficiente di Poisson
Il coefficiente di Poisson trova impiego principalmente nella progettazione strutturale e nell'analisi delle deformazioni sotto carico. Per i normali pezzi lavorati con macchine CNC, questo parametro di solito non determina direttamente la scelta del materiale, ma può fungere da riferimento per i calcoli ingegneristici nell'analisi delle deformazioni di alberi, staffe, connettori o elementi strutturali sottoposti a compressione.
Intervallo di fusione
L'intervallo di fusione dell'acciaio 1018 è relativamente ampio e in grado di soddisfare le esigenze delle comuni operazioni di saldatura, lavorazione a caldo e trattamento termico. Per le normali applicazioni di lavorazione meccanica, questo parametro non rappresenta il fattore di selezione più importante, ma contribuisce a illustrare l'adattabilità di base del materiale durante le lavorazioni ad alta temperatura e i trattamenti termici.
Proprietà termiche dell'acciaio 1018
Le proprietà termiche dell'acciaio 1018 influiscono principalmente sulla stabilità dimensionale durante il riscaldamento, il raffreddamento, la saldatura, il trattamento termico e l'utilizzo in ambienti soggetti a variazioni di temperatura.
| Proprietà | Valore tipico | Cosa significa |
| Conduttività termica | Circa 50 W/m·K | Indica la capacità del materiale di condurre il calore |
| Calore specifico | Circa 486 J/kg·K | Indica la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura del materiale di un'unità |
| Espansione termica | Circa 11,7 × 10⁻⁶ /K | Indica di quanto il materiale si espande all'aumentare della temperatura |
Conduttività termica
La conduttività termica dell’acciaio 1018 è pari a quella del comune acciaio al carbonio ed è in grado di soddisfare le esigenze generali di dissipazione e trasferimento del calore per i componenti meccanici. Tuttavia, se la funzione principale del componente è l’efficiente dissipazione del calore, come nel caso di un dissipatore di calore, di una base di montaggio termica o di un componente per la gestione termica dei dispositivi elettronici, le leghe di alluminio, il rame o l’ottone sono solitamente più adatti rispetto all’acciaio 1018.
Calore specifico
Il calore specifico influisce sulla velocità di variazione della temperatura durante il riscaldamento e il raffreddamento. Nei processi di saldatura, trattamento termico, preriscaldamento o riscaldamento localizzato, questo parametro aiuta a spiegare in che modo l'acciaio 1018 assorbe il calore e si raffredda, riducendo così la deformazione termica, l'irregolarità della microstruttura o le variazioni dimensionali.
Espansione termica
L'acciaio 1018 subisce una certa espansione termica al variare della temperatura. Nel caso di normali staffe, elementi di fissaggio e strutture meccaniche, questo effetto è solitamente controllabile. Tuttavia, per alberi lunghi, piastre di grandi dimensioni, assemblaggi di precisione o ambienti di lavoro caratterizzati da forti sbalzi di temperatura, è necessario tenere conto dell'effetto dell'espansione termica sulla posizione dei fori, sul gioco di accoppiamento e sulla planarità.
Conduttività elettrica dell'acciaio 1018
L'acciaio 1018 presenta un certo livello di conduttività elettrica, ma tale conduttività è di gran lunga inferiore a quella del rame, dell'ottone e delle leghe di alluminio. Pertanto, è più adatto come materiale strutturale che come materiale funzionale ad alta conduttività.
| Proprietà | Valore tipico | Cosa significa |
| Conducibilità elettrica | Circa 6–7 MS/m | Indica la capacità del materiale di condurre la corrente elettrica |
| Conduttività IACS | Informazioni su 10–12% IACS | Indica il livello di conduttività relativa quando si utilizza il rame come campione di riferimento |
| Resistività elettrica | Circa 0,14–0,16 μΩ·m | Indica la resistenza del materiale al passaggio della corrente elettrica |
Conducibilità elettrica
L'acciaio 1018 è in grado di condurre l'elettricità, ma la sua conduttività non è elevata. Se il componente viene utilizzato solo come semplice elemento strutturale metallico, staffa, alloggiamento, supporto o connettore meccanico, questo livello di conduttività è solitamente sufficiente. Tuttavia, se il componente deve garantire una conduzione elettrica efficiente, il flusso di corrente di messa a terra o un collegamento elettrico, il rame, l’ottone o una lega di alluminio sono solitamente più adatti.
Conduttività IACS
L'IACS è uno standard di riferimento comunemente utilizzato per misurare la conduttività dei metalli; il rame puro viene solitamente considerato come 100% IACS. Il livello di conduttività dell'acciaio 1018 è solo una piccola frazione di quello del rame, pertanto non è la scelta preferita per terminali conduttivi, sbarre collettrici o componenti per la trasmissione di correnti elevate.
Resistività elettrica
Maggiore è la resistività elettrica, maggiore è la resistenza opposta dal materiale al flusso di corrente. La resistività dell’acciaio 1018 è notevolmente superiore a quella del rame e dell’alluminio, il che significa che è più soggetto a generare perdite per resistenza quando viene attraversato dalla corrente. Ciò ha un effetto trascurabile sulle parti meccaniche, ma richiede un uso prudente nella progettazione elettrica.
Resistenza alla corrosione dell'acciaio 1018
La resistenza alla corrosione dell'acciaio 1018 è relativamente limitata ed è soggetto alla formazione di ruggine se utilizzato senza rivestimento in ambienti umidi, esposti a nebbia salina o all'aperto. Pertanto, è più indicato per ambienti interni asciutti o per componenti meccanici dotati di protezione superficiale.
Uso in ambienti chiusi senza umidità
In ambienti interni asciutti, l'acciaio 1018 è in grado di soddisfare i requisiti di utilizzo della maggior parte dei componenti meccanici comuni, quali dispositivi di fissaggio, staffe, blocchi di collegamento, piastre di montaggio e strutture interne delle apparecchiature. Purché l'ambiente di stoccaggio e di utilizzo non sia costantemente umido, una protezione di base contro la ruggine è solitamente sufficiente.
Utilizzo in ambienti umidi o all’aperto
Se i componenti sono esposti all'aria umida, all'acqua piovana o ad ambienti esterni, la superficie dell'acciaio 1018 è soggetta a ossidazione e ruggine. Per queste applicazioni, al fine di prolungarne la durata, è solitamente necessario ricorrere all'ossidazione nera, alla zincatura, alla verniciatura, alla verniciatura a polvere o all'applicazione di olio antiruggine.
Nebbia salina e condizioni corrosive
In ambienti soggetti a nebbia salina, in ambiente marino o in presenza di sostanze chimicamente corrosive, la resistenza alla corrosione dell’acciaio 1018 risulta chiaramente insufficiente. Se i componenti sono a contatto prolungato con acqua salata, acidi, alcali o gas corrosivi, è opportuno prendere in considerazione innanzitutto l’acciaio inossidabile, la nichelatura, rivestimenti speciali o materiali più adatti agli ambienti corrosivi.
Lavorabilità dell'acciaio 1018
L'acciaio 1018 presenta una buona lavorabilità ed è adatto alla fresatura, tornitura, foratura, maschiatura, rettifica e elettroerosione (EDM) convenzionali con macchine CNC. La sua durezza non è elevata e la resistenza al taglio è relativamente gestibile, pertanto è solitamente più facile da lavorare rispetto all'acciaio inossidabile, all'acciaio temprato e all'acciaio legato ad alta resistenza.
Comportamento di taglio
L'acciaio 1018 è generalmente stabile durante la lavorazione e l'usura degli utensili è solitamente inferiore rispetto a quella dell'acciaio inossidabile e dell'acciaio legato temprato. Tuttavia, trattandosi di un acciaio a basso tenore di carbonio con buona tenacità, durante la lavorazione possono verificarsi sbavature, trucioli lunghi, accumulo di materiale sul tagliente o strappi superficiali, specialmente durante la foratura, la maschiatura, la scanalatura e nelle zone con bordi sottili.
Attrezzature e parametri
Nella lavorazione dell’acciaio 1018 è possibile utilizzare utensili affilati in carburo o utensili con rivestimento adeguato, abbinati a un refrigerante stabile e a velocità di avanzamento ragionevoli. Per la lavorazione di fori e filettature, è necessario controllare attentamente l’evacuazione dei trucioli, la dimensione del trapano-maschiatore, la lubrificazione durante la maschiatura e l’usura degli utensili. Per superfici ad alta precisione o quote di accoppiamento, è possibile ricorrere alla rettifica per migliorare la precisione dimensionale e l’uniformità superficiale.
Rettifica ed elettroerosione
Quando i componenti in acciaio 1018 richiedono una maggiore precisione dimensionale, planarità o rugosità superficiale, la rettifica può essere utilizzata come metodo di finitura o di trattamento superficiale in serie. Consente di rimuovere il materiale in eccesso, correggere le dimensioni e migliorare la planarità; è inoltre adatta alla sbavatura in serie dei bordi dei componenti, al miglioramento della finitura superficiale e alla garanzia della stabilità delle superfici di accoppiamento. È comunemente utilizzata per alberi, distanziatori, superfici di accoppiamento, piastre di montaggio e parti piane di precisione.
Per scanalature strette, angoli acuti, dettagli profondi e fini o aree difficili da lavorare con utensili da taglio convenzionali, è possibile ricorrere all’EDM (lavorazione a scarica elettrica). Tuttavia, l’EDM è solitamente meno efficiente, pertanto è più indicata per strutture speciali o dettagli di precisione localizzati piuttosto che per la rimozione di grandi volumi di materiale.
Parti lavorate tipiche
Grazie alla sua buona lavorabilità e al costo contenuto, l’acciaio 1018 viene comunemente utilizzato per la produzione di alberi, perni, staffe, blocchi di collegamento, dispositivi di fissaggio, manicotti, distanziatori, piastre di montaggio, parti filettate e componenti meccanici personalizzati in generale, lavorati con macchine CNC. Se il pezzo richiede una superficie più resistente all’usura, dopo la lavorazione è possibile applicare trattamenti quali cementazione, carbonitrurazione, ossidazione nera, zincatura o nichelatura.
Opzioni di trattamento termico per l'acciaio 1018
Poiché l'acciaio 1018 ha un basso tenore di carbonio, trattamento termico di solito non mira a ottenere una durezza molto elevata in tutto il pezzo. Viene invece utilizzato principalmente per migliorare la stabilità microstrutturale, ridurre le tensioni interne e ottimizzare le prestazioni nelle successive operazioni di lavorazione o formatura.
- Ricottura: Il ricottura può ridurre la durezza e migliorare la duttilità e la lavorabilità. È indicata per i pezzi che saranno successivamente sottoposti a formatura a freddo, Lavorazione CNC, o la riduzione dello stress.
- Normalizzazione: La normalizzazione può affinare la microstruttura e migliorare l'uniformità delle proprietà. Viene comunemente utilizzata per migliorare le condizioni microstrutturali e la stabilità dimensionale dei materiali laminati a caldo.
- Rilassamento delle tensioni: La distensione termica può ridurre le tensioni residue dopo la lavorazione meccanica, la saldatura o la lavorazione a freddo. È indicata per alberi lunghi, pezzi piatti di grandi dimensioni, parti saldate e componenti lavorati con precisione.
- Tempratura: Il rinvenimento viene solitamente utilizzato per ridurre la fragilità dopo il trattamento termico e migliorare la tenacità e la stabilità in servizio. Per l'acciaio 1018, il rinvenimento viene spesso impiegato in combinazione con uno specifico processo di trattamento termico, piuttosto che come metodo principale per aumentare la durezza di per sé.
Per i normali pezzi lavorati a CNC, l'acciaio 1018 può solitamente essere lavorato allo stato ricotto, normalizzato, laminato a caldo o rifinito a freddo. Se il pezzo presenta elevati requisiti di stabilità dimensionale, è possibile prendere in considerazione un trattamento di distensione, in base al margine di lavorazione, alle condizioni di saldatura e alla struttura del pezzo, al fine di ridurre il rischio di deformazioni successive.
Opzioni di finitura superficiale per l'acciaio 1018
Poiché l'acciaio 1018 presenta una scarsa resistenza alla corrosione ed è soggetto alla formazione di ruggine se utilizzato al naturale, dopo la lavorazione meccanica è spesso necessaria una finitura superficiale. Diversi metodi di finitura possono migliorare la resistenza alla ruggine, l'aspetto, la resistenza all'usura o la stabilità dell'assemblaggio, e la scelta finale dovrebbe dipendere dall'ambiente di impiego e dalla funzione del componente.
| Fine | Funzione |
| Ossido nero | Garantisce una resistenza di base alla ruggine e un aspetto nero; è indicato per accessori, componenti di utensili e parti meccaniche per uso interno |
| Zincatura | Migliora la resistenza alla corrosione ed è comunemente utilizzato per viti, bulloni, connettori ed elementi di fissaggio in generale |
| Nichelatura | Migliora la resistenza alla corrosione, la resistenza all'usura e l'aspetto superficiale; è indicato per pezzi di precisione e componenti meccanici decorativi |
| Fosfatazione | Migliora la resistenza alla ruggine e l'adesione del rivestimento; viene comunemente utilizzato per componenti che richiedono lubrificazione o verniciatura successiva |
| Verniciatura / Verniciatura a polvere | Garantisce colore, protezione dalla corrosione e protezione estetica; è indicato per staffe, alloggiamenti, piastre di montaggio e componenti strutturali per esterni |
| Olio antiruggine | Garantisce una protezione dalla ruggine a breve termine, ideale per il trasporto, lo stoccaggio in magazzino e la protezione temporanea |
| Carbocementazione / Carbonitrurazione | Migliora la durezza superficiale e la resistenza all'usura; indicato per viti autofilettanti, perni resistenti all'usura, parti dentate per impieghi leggeri e superfici di appoggio localizzate |
Per i normali componenti meccanici destinati all’uso in ambienti interni, di solito sono sufficienti l’ossidazione nera, l’olio antiruggine o la fosfatazione. Se il componente viene utilizzato in ambienti umidi, all’aperto o sottoposti a nebbia salina, sono più indicati la zincatura, la nichelatura, la verniciatura o la verniciatura a polvere. Per i componenti in acciaio 1018 che devono resistere all’attrito e all’usura, è opportuno prendere in considerazione la cementazione o la carbonitrurazione per ottenere uno strato superficiale più duro, mantenendo al contempo la tenacità del nucleo.
Applicazioni comuni dell'acciaio 1018
L'acciaio 1018 viene comunemente utilizzato per componenti meccanici di uso comune che richiedono un equilibrio tra resistenza, lavorabilità, costo e adattabilità alle lavorazioni successive. Non si tratta di un acciaio ad alta resistenza e resistente all'usura, ma è ampiamente impiegato in componenti strutturali, di collegamento, di posizionamento e lavorati a macchina sottoposti a carichi da leggeri a medi.
- Alberi e perni: L'acciaio 1018 può essere utilizzato per alberi generici, perni di posizionamento, perni di collegamento, perni di guida e parti rotanti soggette a carichi da leggeri a medi. Per gli alberi e i perni che richiedono una maggiore resistenza all'usura, dopo la lavorazione è possibile eseguire un trattamento di tempra superficiale o una placcatura.
- Elementi di fissaggio e viti: L'acciaio 1018 può essere utilizzato per viti, bulloni, rivetti, piccoli elementi di fissaggio e connettori. Per le viti autofilettanti o gli elementi di fissaggio che richiedono una maggiore durezza superficiale, come trattamento successivo si ricorre solitamente alla cementazione, alla carbonitrurazione o alla zincatura.
- Calendario e incontri: Poiché l'acciaio 1018 presenta un costo contenuto, una buona rigidità e una facile lavorabilità con macchine a controllo numerico (CNC), viene comunemente utilizzato per staffe, dispositivi di fissaggio, sedi di montaggio, piastre di collegamento, piastre di base e componenti di fissaggio per apparecchiature.
- Boccole e distanziatori: L'acciaio 1018 è adatto anche per la realizzazione di manicotti, distanziatori, blocchi e semplici elementi di raccordo. Se il pezzo richiede una finitura superficiale migliore o una maggiore uniformità dimensionale, è possibile optare per barre lavorate a freddo oppure eseguire la rettifica dopo la lavorazione meccanica.
- Ingranaggi e cremagliere: Nelle applicazioni di trasmissione per carichi leggeri, l’acciaio 1018 può essere utilizzato per ingranaggi, cremagliere e parti dentate. Tuttavia, se il componente deve sopportare carichi elevati, urti o usura a lungo termine, di solito è necessario un trattamento di tempra superficiale, oppure è opportuno utilizzare materiali a maggiore resistenza come il 1045 o il 4140.
- Parti lavorate su misura con macchine CNC: L'acciaio 1018 è inoltre comunemente utilizzato per la realizzazione di componenti meccanici su misura, quali blocchi di collegamento, flange, piastre di montaggio, blocchi di supporto, componenti di apparecchiature e prototipi di pezzi lavorati. I suoi vantaggi sono la disponibilità del materiale, le prestazioni di lavorazione stabili e le opzioni flessibili di post-lavorazione.
Vantaggi e limiti dell'acciaio 1018
Il valore dell'acciaio 1018 risiede nelle sue prestazioni equilibrate. Non punta a una resistenza estremamente elevata come l'acciaio legato, né si concentra sulla resistenza alla corrosione come l'acciaio inossidabile. È invece più adatto per componenti meccanici di uso comune che richiedono una lavorazione stabile, costi contenuti e una post-lavorazione flessibile.
Vantaggi
- Buona lavorabilità: L'acciaio 1018 presenta buone prestazioni di taglio ed è adatto alla lavorazione CNC. Può essere utilizzato per prototipi, piccoli lotti e produzione in serie.
- Buona saldabilità: Grazie al suo basso tenore di carbonio, l'acciaio 1018 presenta una buona saldabilità ed è adatto alla realizzazione di staffe, telai, piastre di collegamento e, in generale, elementi strutturali saldati.
- Buona formabilità a freddo: L'acciaio 1018 presenta una buona duttilità e può essere utilizzato per la trafilatura a freddo, la stampaggio a freddo, la piegatura, la pressatura e la formatura a vite, il che lo rende adatto alla produzione di elementi di fissaggio e di parti formate a freddo.
- Materiale conveniente: Rispetto all'acciaio inossidabile, all'acciaio per utensili e all'acciaio legato ad alta resistenza, i costi dei materiali e di lavorazione dell'acciaio 1018 sono solitamente più facili da controllare.
- Opzioni di finitura flessibili: Può essere combinato con l'ossidazione nera, la zincatura, la nichelatura, la fosfatazione, la verniciatura, l'applicazione di olio antiruggine, la cementazione o la carbonitrurazione per soddisfare diverse esigenze in termini di resistenza alla ruggine, aspetto o resistenza all'usura.
Limitazioni
- Resistenza alla corrosione limitata: L'acciaio 1018 presenta di per sé una scarsa resistenza alla corrosione ed è soggetto alla formazione di ruggine in ambienti umidi, all'aperto o esposti a nebbia salina. Di norma, per proteggerne la superficie, richiede un trattamento di ossidazione nera, zincatura, nichelatura, verniciatura o applicazione di olio antiruggine.
- Bassa durezza della base: Allo stato grezzo, la sua durezza non è elevata, pertanto non è adatto all’impiego diretto su superfici soggette a forte usura. Se il componente richiede una maggiore resistenza all’usura, sono solitamente necessari trattamenti di cementazione, carbonitrurazione o altri trattamenti di indurimento superficiale.
- Non adatto ad applicazioni che richiedono un'elevata resistenza: L'acciaio 1018 non è adatto a condizioni caratterizzate da forti urti, coppie elevate, carichi pesanti o sollecitazioni da fatica a lungo termine. Per queste applicazioni, sono solitamente più indicati gli acciai 1045, 4140 o altri acciai legati.
Acciaio 1018 rispetto ad altri acciai comuni
Il confronto tra l'acciaio 1018 e altri acciai comuni aiuta a comprenderne meglio il posizionamento sul mercato. I vantaggi dell'acciaio 1018 risiedono nella lavorabilità, nella saldabilità e nel rapporto qualità-prezzo. Tuttavia, se per un componente sono richieste caratteristiche quali elevata resistenza meccanica, resistenza all'usura o capacità di sopportare carichi pesanti, potrebbe essere necessario ricorrere a un altro tipo di acciaio.
| Confronto tra i materiali | Differenza principale |
| Acciaio 1018 vs Acciaio A36 | L'A36 è più comunemente utilizzato per lamiere strutturali in acciaio, telai saldati, strutture edilizie e componenti di supporto in generale. Il 1018 presenta una composizione più accuratamente controllata e una maggiore uniformità nella lavorazione, il che lo rende più adatto per alberi, perni, dispositivi di fissaggio, viti e componenti lavorati con precisione. |
| Acciaio 1018 vs Acciaio 1022 | Il 1022 presenta un tenore di carbonio leggermente superiore ed è comunemente utilizzato per viti autofilettanti, viti autoperforanti ed elementi di fissaggio che richiedono un indurimento superficiale. Il 1018 è più indicato per pezzi lavorati di uso generale, perni, staffe e componenti meccanici sottoposti a carichi da leggeri a medi. |
| Acciaio 1018 vs Acciaio 1045 | Il 1045 è un acciaio a medio tenore di carbonio caratterizzato da maggiore resistenza meccanica, durezza e resistenza all'usura, ma la sua lavorabilità e saldabilità non sono pari a quelle del 1018. Per alberi sottoposti a carichi elevati, ingranaggi o componenti che richiedono tempra e rinvenimento, il 1045 è solitamente più indicato. |
| Acciaio 1018 vs Acciaio 4140 | Il 4140 è un acciaio legato al cromo-molibdeno che presenta resistenza, temprabilità, resistenza alla fatica e resistenza all'usura nettamente superiori rispetto al 1018. Tuttavia, anche il costo del materiale e la difficoltà di lavorazione sono maggiori, il che lo rende adatto alla realizzazione di alberi ad alta resistenza, elementi di collegamento, ingranaggi e componenti meccanici per impieghi gravosi. |
Come scegliere l'acciaio 1018 per i vostri componenti
Nella scelta dell’acciaio 1018, l’aspetto fondamentale non è solo verificare se si tratti di un acciaio a basso tenore di carbonio, ma anche stabilire se le sue proprietà siano adeguate alle condizioni di impiego del componente, al metodo di produzione e ai requisiti di post-lavorazione. Per i componenti meccanici generici, gli alberi, i perni, le staffe, i dispositivi di fissaggio e i connettori, l’acciaio 1018 rappresenta solitamente una scelta equilibrata in termini di costo e lavorabilità.
- Per i pezzi lavorati in generale: Se il componente viene utilizzato principalmente per il posizionamento, il collegamento, il sostegno o l'assemblaggio meccanico in generale, l'acciaio 1018 è solitamente in grado di soddisfare i requisiti di base in termini di resistenza e lavorabilità.
- Per alberi e perni di precisione: Se il pezzo presenta requisiti elevati in termini di precisione dimensionale, rettilineità e qualità superficiale, è preferibile utilizzare acciaio 1018 rifinito a freddo o barre trafilate a freddo per ridurre il margine di lavorazione e migliorare l'uniformità.
- Per superfici resistenti all'usura: Se il componente richiede una maggiore durezza superficiale, come nel caso di una vite autofilettante, di un perno resistente all'usura o di un componente dentato per impieghi leggeri, si può prendere in considerazione la cementazione o la carbonitrurazione.
- Per la protezione dalla corrosione: Se il componente viene utilizzato in un ambiente umido, all'aperto o soggetto a ruggine, come trattamento superficiale è opportuno ricorrere all'ossidazione nera, alla zincatura, alla nichelatura, alla fosfatazione, alla verniciatura o all'applicazione di olio antiruggine.
- Per applicazioni con carichi elevati: Se il componente deve resistere a forti urti, coppie elevate o sollecitazioni da fatica a lungo termine, l'acciaio 1018 potrebbe non essere la scelta migliore; in tal caso, sarebbe opportuno valutare l'acciaio 1045, 4140 o altri acciai a maggiore resistenza.
Forme comuni e condizioni di fornitura dell'acciaio 1018
L'acciaio 1018 può essere fornito in diverse forme, quali barre, lamiere, profilati piatti o fili, a seconda della forma del pezzo e del metodo di produzione.
- Barre e lamiere laminate a caldo: Le barre e le lamiere laminate a caldo sono adatte alla realizzazione di staffe, piastre di base, elementi di collegamento e componenti strutturali meccanici in generale, con un costo relativamente contenuto. La qualità della superficie e la precisione dimensionale di questi prodotti non sono solitamente pari a quelle dei materiali finiti a freddo, pertanto nelle fasi successive di lavorazione potrebbe essere necessario prevedere un margine di lavorazione maggiore.
- Barre lavorate a freddo: Le barre lavorate a freddo sono comunemente disponibili in forma di barre tonde, quadrate e piatte. Possono essere lavorate mediante trafilatura a freddo, pelatura, rettifica o lucidatura per migliorarne la precisione dimensionale, la rettilineità e la qualità superficiale. Sono adatte alla realizzazione di alberi, perni, manicotti, distanziatori e componenti lavorati con precisione tramite macchine CNC.
- 1018 Acciaio laminato a freddo / Profili piatti: L'acciaio laminato a freddo 1018 è più indicato per lamiere, piastre o elementi piatti, quali piastre di montaggio, piastre di collegamento e componenti strutturali leggeri. Rispetto alle lamiere laminate a caldo, offre solitamente un migliore controllo dello spessore e una migliore qualità superficiale.
- Filo laminato e filo per stampaggio a freddo: L'acciaio 1018 può essere fornito anche sotto forma di filo, vergella o filo per stampaggio a freddo, ed è spesso utilizzato per viti, rivetti, perni e piccoli elementi di fissaggio. Per i componenti che richiedono una maggiore durezza superficiale, dopo la formatura è possibile ricorrere alla cementazione o alla carbonitrurazione.
Conclusione
L'acciaio 1018 è un acciaio americano a basso tenore di carbonio, equilibrato, di facile lavorazione e relativamente economico. Offre una buona lavorabilità, saldabilità e formabilità a freddo, il che lo rende adatto alla realizzazione di alberi, perni, staffe, dispositivi di fissaggio, connettori, elementi di fissaggio e, in generale, parti lavorate a CNC. Scegliendo la giusta condizione del materiale, il trattamento termico e il processo di finitura superficiale adeguati, l’acciaio 1018 può inoltre soddisfare diversi requisiti in termini di precisione dimensionale, durezza superficiale, resistenza alla ruggine e stabilità dei lotti.
Nei progetti concreti, la scelta dell'acciaio 1018 deve essere valutata in base alla struttura del componente, ai requisiti di carico, al metodo di lavorazione, alle esigenze di resistenza all'usura e all'ambiente di utilizzo. Lavorazione Weldo può fornire Analisi DFM, valutazione delle soluzioni di lavorazione CNC, consigli sulla finitura superficiale e preventivi personalizzati per la lavorazione sulla base dei disegni dei vostri componenti in acciaio 1018, aiutandovi a individuare rapidamente la giusta condizione del materiale, il processo di produzione e costo di produzione.
