Scienza dei materiali: panoramica sui diversi tipi di acciaio

Dietro le classi di resistenza delle viti c'è sempre uno specifico processo di produzione e una legatura mirata dell'acciaio.

Acciai bassolegati (classi 3.6, 4.6, 5.6)

Queste viti sono composte da semplice acciaio da carpenteria senza grandi aggiunte. Sono relativamente morbide e duttili (deformabili). Si trovano spesso nelle cosiddette viti da costruzione (DIN 601) o viti per carpenteria in legno (come le viti per legno a testa esagonale) per strutture provvisorie. Sono economiche e utili laddove non servono elevate forze di precarico, ma il materiale deve reagire in modo flessibile ai movimenti (ad es. il legno che lavora).

Acciai ad alta resistenza (classi 8.8, 10.9, 12.9)

A partire dalla classe 8.8 si parla di collegamenti ad alta resistenza. Per raggiungere questi valori, all'acciaio vengono aggiunti carbonio e piccole quantità di boro, manganese, molibdeno o cromo (di solito tra lo 0,2% e lo 0,6%).

Dopo la sagomatura, queste viti vengono bonificate, ovvero temprate e successivamente rinvenute in modo controllato. Ciò garantisce un'enorme durezza unita a una tenacità sufficiente per assorbire i carichi d'impatto.

Viti in acciaio inossidabile: la protezione anticorrosione incontra la scienza dei materiali

Un errore frequente nella pratica è credere che l'acciaio inossidabile sia fondamentalmente "più forte" o "migliore" dell'acciaio zincato. Nella scienza dei materiali applicata alla viteria, tuttavia, emerge un quadro ben più articolato.

Acciaio inossidabile A2 e A4

Nelle viti in acciaio inossidabile si distingue principalmente tra due classi:

• A2 (V2A): L'acciaio inossidabile standard per esterni (giardino, fabbricazione di mobili con viti). È resistente alla corrosione da agenti atmosferici, ma non agli acidi o ai cloruri.
• A4 (V4A): Grazie all'aggiunta di molibdeno, questo acciaio è resistente agli acidi. È tassativamente richiesto in prossimità delle coste (acqua salata), nelle piscine (cloro) o nell'industria chimica.

Le classi di resistenza dell'acciaio inossidabile

Per l'acciaio inossidabile non esiste una sigla come 8.8. In questo caso, dopo la sigla del materiale (ad es. A2) viene indicata la classe di resistenza:

• 50: Morbido (500 N/mm² di resistenza alla trazione)
• 70: Incrudito a freddo (700 N/mm² di resistenza alla trazione) – Lo standard per molte viti in acciaio inossidabile.
• 80: Ad alta resistenza (800 N/mm² di resistenza alla trazione)

Avvertenza importante: L'acciaio inossidabile non può essere sostituito direttamente con viti in acciaio ad alta resistenza (10.9). Il limite di snervamento dell'acciaio inossidabile è nettamente inferiore. Chi nella costruzione di veicoli sostituisce una vite 10.9 con una A2-70 rischia un cedimento improvviso del collegamento sotto carico.

Il paradosso: perché "più duro" non è sempre "migliore"

Esistono campi di applicazione in cui una vite estremamente resistente (12.9) rappresenterebbe un pericolo. Un classico esempio industriale è dato dalle viti flangiate esagonali sulle condotte di gas o a pressione. In questi casi vengono spesso prescritte viti della classe 5.6.

Il motivo è la cosiddetta duttilità (deformabilità). Se in una condotta si verificano onde d'urto di pressione o forti sbalzi termici, la vite deve essere in grado di allungarsi plasticamente senza rompersi. Una vite fragile e ad alta resistenza semplicemente "scoppierebbe" e si spezzerebbe di netto sotto un tale urto. La vite 5.6, più morbida, si allunga invece come una gomma da masticare. Si generano così perdite che possono essere notate, ma si evita il sovvertimento catastrofico o l'esplosione del collegamento.

Tabella delle classi di resistenza delle viti (panoramica)

In questa tabella delle classi di resistenza delle viti trovate a colpo d'occhio i valori più importanti per la pianificazione dei vostri progetti:

Materiali speciali: ottone, rame e bronzo

Oltre all'acciaio, nella scienza dei materiali giocano un ruolo importante anche i metalli non ferrosi (metalli NF). Questi vengono scelti non per la loro resistenza, ma per specifiche proprietà chimiche o fisiche:

• Ottone: Un'lega di rame e zinco. Molto resistente alla corrosione da carburanti e gas, viene spesso utilizzato nel settore sanitario o nel modellismo.
• Rame: Imbattibile per la conducibilità elettrica.
• Bronzo: Lega di rame e stagno. Estremamente resistente all'acqua salata e agli acidi, impiegato classicamente nella nautica.

La pratica: prevenire il grippaggio e la saldatura a freddo

Un fenomeno tecnico comune nei collegamenti in acciaio inossidabile è il "grippaggio". Poiché l'acciaio inossidabile è più morbido dell'acciaio bonificato e presenta un attrito superficiale maggiore, la vite e il dado possono letteralmente incastrarsi tra loro durante il serraggio. Si verifica così la saldatura a freddo.

Rudi fornisce un consiglio fondamentale per il montaggio:

„Non utilizzare mai olio o grasso convenzionale nei collegamenti filettati rilevanti per la sicurezza, poiché ciò altera il coefficiente di attrito e può allungare eccessivamente la vite. Utilizza invece paste ceramiche speciali che formano uno strato separatore senza influire sulla forza di serraggio.“

Conclusione: la corretta classe di resistenza delle viti

La scelta della corretta classe di resistenza delle viti non è un dettaglio, ma una caratteristica di sicurezza fondamentale. Mentre l'appassionato di fai-da-te è spesso ben consigliato con la qualità 8.8 o l'acciaio inossidabile A2, i professionisti della carpenteria metallica e dell'impiantistica devono calcolare con precisione i limiti di snervamento e i requisiti di duttilità.

Nulla in una vite è casuale. Che si tratti dell'elasticità di una vite 5.6 in una condotta del gas o della forza di trazione bruta di una vite a testa cilindrica (vite a testa cilindrica con esagono incassato) nella costruzione di motori – ogni materiale ha la sua precisa destinazione d'uso.

FAQ – Domande sui materiali e sulle classi di resistenza

Di che materiale sono fatte le viti?

Le viti sono composte principalmente da acciai legati o non legati. A seconda dei requisiti, vengono ulteriormente zincate o rivestite. Per campi di applicazione speciali si utilizzano acciai inossidabili (A2/A4) per la protezione dalla corrosione o metalli non ferrosi come ottone, rame e alluminio per la resistenza elettrotecnica o chimica.

Le viti sono di metallo o di acciaio?

Dal punto di vista tecnico, l'acciaio è una lega del metallo ferro con una piccola percentuale di carbonio. Quasi tutte le viti tecniche sono fatte di acciaio, poiché il ferro puro sarebbe troppo morbido. Il termine metallo comprende invece anche materiali come l'alluminio o l'ottone, che vengono usati più raramente per collegamenti portanti.

Quali classi di resistenza esistono per le viti?

Per le viti in acciaio, le classi più comuni sono 4.6, 5.6, 8.8, 10.9 e 12.9. Per le viti in acciaio inossidabile si distingue tra le resistenze 50, 70 e 80. Queste classi definiscono, attraverso la resistenza alla trazione e il limite di snervamento, quanto una vite può essere sollecitata meccanicamente prima di deformarsi o rompersi.

Cosa significa 8.8 su una vite?

Il primo 8 indica una resistenza alla trazione di 800 N/mm². Il secondo 8 indica che il limite di snervamento corrisponde all'80% della resistenza alla trazione (640 N/mm²). Questa è la qualità standard nella costruzione di macchinari e offre un compromesso ottimale tra elevata capacità di carico e sufficiente tenacità per la maggior parte delle applicazioni.

Cosa significa 10.9 su una vite?

Questo codice indica una vite ad alta resistenza con una resistenza alla trazione di 1.000 N/mm². Il limite di snervamento è pari al 90% di questo carico (900 N/mm²). Queste viti vengono utilizzate in settori ad alto carico come la costruzione di veicoli o la carpenteria metallica, ma richiedono un montaggio molto preciso con chiavi dinamometriche a causa della loro durezza.