Prima di approfondire le caratteristiche dell'acciaio al carbonio, chiariamo innanzitutto la definizione di acciaio.
L'acciaio è un tipo di lega a base di ferro. Il ferro puro è fragile e incline alla ruggine, il che lo rende inadatto alle applicazioni industriali. Per risolvere questo problema, al ferro viene aggiunto carbonio insieme a elementi come manganese e fosforo, per creare un materiale legato. Il termine acciaio si riferisce specificamente a quelle composizioni con un contenuto di carbonio che va da circa {{0}}.02% al 2.14%. Al contrario, il ferro è classificato come avente un contenuto di carbonio inferiore allo 0.008%.
Man mano che il contenuto di carbonio nel ferro aumenta, diventa più duro, ma allo stesso tempo diventa più fragile. Mentre diventa meno incline alla deformazione sotto forza, diventa anche più suscettibile alla rottura, specialmente quando sottoposto a un impatto improvviso o a forze oltre la sua tolleranza. Ecco perché i materiali utilizzati per macchinari e strutture devono possedere sia durezza che resistenza.
L'acciaio contiene la giusta quantità di carbonio per bilanciare la durezza e la resistenza del ferro.
Come accennato, vari altri elementi come manganese, cromo e titanio vengono aggiunti all'acciaio per creare acciaio legato e acciaio speciale, ognuno con caratteristiche distinte. Gli acciai speciali con caratteristiche come la resistenza alla ruggine o la resistenza alle alte temperature vengono sviluppati in base a scopi specifici.
Tra i diversi tipi di acciaio, l'acciaio al carbonio si riferisce all'acciaio che non rientra nell'acciaio legato o nell'acciaio speciale. In altre parole, l'acciaio al carbonio è acciaio nel suo stato naturale, senza l'aggiunta di elementi o processi specializzati. L'acciaio al carbonio è definito da un contenuto elementare di elementi diversi da ferro e carbonio che è al di sotto dei valori specificati. Ad esempio, il cromo è limitato a {{0}}.3% o meno, e il titanio a 0.05% o meno.
L'acciaio al carbonio viene classificato in base al suo contenuto di carbonio, distinguendo tre categorie: acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio a medio tenore di carbonio e acciaio ad alto tenore di carbonio.
L'acciaio a basso tenore di carbonio si riferisce a materiali con un contenuto di carbonio compreso tra {{0}},02% e 0,25%, l'acciaio a medio tenore di carbonio ha un contenuto di carbonio compreso tra 0,25% e 0,6% e l'acciaio ad alto tenore di carbonio contiene dallo 0,6% al 2,14% di carbonio.
