1. Introduzione
ASTM A36 è la specifica standard per un acciaio strutturale a basso tenore di carbonio ampiamente utilizzato per le piastre, forme, barre e componenti saldati in applicazioni edili e strutturali generali.
È apprezzato per prevedibile, proprietà meccaniche duttili, eccellente saldabilità e ampia disponibilità in molte forme di prodotto.
A36 acciaio al carbonio non è una lega ad alta resistenza: il suo fascino risiede nell'economia, robusta tenacità a temperatura ambiente, e facilità di fabbricazione.
I progettisti devono tenere conto del suo limite di snervamento relativamente modesto, comportamento alla corrosione di base (l'acciaio dolce non protetto arrugginirà) e temprabilità limitata nel decidere se l'A36 è il materiale giusto per un componente o una struttura.
2. Cos'è l'acciaio al carbonio ASTM A36?
ASTM A36 è la specifica più comune per un prodotto a basso tenore di carbonio, grado di acciaio strutturale utilizzato nella costruzione e nella fabbricazione generale.
È un laminato a caldo, acciaio dolce progettato per fornire prevedibilità, comportamento meccanico duttile, facile saldabilità e ampia disponibilità in piastre, forme, barre e altri prodotti di laminazione utilizzati per le strutture degli edifici, ponti, basi di macchinari e fabbricazione strutturale generale.
Perché il nome è importante
La designazione "A36" deriva dalla specifica ASTM in base alla quale il materiale è standardizzato (ASTM A36/A36M).
Il numero “36” si riferisce al carico di snervamento minimo nominale in ksi (36 ksi ≈ 250 MPA) che il materiale deve soddisfare nella sua condizione così come laminato.
Questo singolo parametro è uno dei motivi per cui l’A36 viene spesso considerato l’acciaio strutturale predefinito in molte regioni e settori.
Forme di prodotto comuni:
- Lamiere laminate a caldo (spessori da pochi millimetri a 150+ mm)
- Forme strutturali (IO, H, C, Sezioni ad U), angoli e canali
- Bar: girare, quadrato e piatto (per la lavorazione e la forgiatura di pezzi grezzi)
- Bobine e lamiere laminate (intervallo di spessori limitato)
3. Composizione chimica dell'acciaio al carbonio ASTM A36
| Elemento | Gamma tipica (Wt.%) – indicativo |
| Carbonio (C) | ≤ ~0,25–0,29 (basso contenuto di carbonio) |
| Manganese (Mn) | ~0,60–1,20 |
| Fosforo (P) | ≤ 0.04 (max) |
| Zolfo (S) | ≤ 0.05 (max) |
| Silicio (E) | ≤ 0.40 - 0.50 (traccia) |
| Rame, In, Cr, Mo | livelli di ppm residui o bassi |
4. Proprietà meccaniche dell'acciaio al carbonio ASTM A36
I valori indicati sono rappresentante dei laminati a caldo, ASTM A36 come laminato. Le proprietà effettive dipendono dallo spessore della sezione, pratica di laminazione e chimica del calore.
| Proprietà | Tipico / Valore minimo | Note |
| Carico di snervamento minimo (RP0.2) | 36 ksi (≈ 250 MPA) | Base della designazione A36; utilizzare come rendimento minimo per la progettazione strutturale preliminare a meno che MTR non mostri un valore più elevato. |
| Resistenza alla trazione (Rm) | 58 - 80 ksi (≈ 400 - 550 MPA) | La gamma varia in base alla forma e allo spessore del prodotto; confermare il valore esatto su MTR. |
| Allungamento | ≥ 20% (In 2 In / 50 lunghezza del calibro mm) | Indica una buona duttilità; l'allungamento diminuisce con l'aumentare dello spessore. |
| Modulo di elasticità (E) | ≈ 200 GPA (29,000 ksi) | Valore standard dell'acciaio strutturale utilizzato per i calcoli di rigidità e deformazione. |
Modulo di taglio (G) |
≈ 79 GPA (11,500 ksi) | Utilizzato per calcoli di deformazione a torsione e taglio. |
| Rapporto di Poisson (N) | ≈ 0.28 | Valore tipico per gli acciai strutturali a basso tenore di carbonio. |
| Durezza Brinell (HBW) | ~120 – 160 HBW | Intervallo indicativo per condizioni di laminazione; è correlato alla resistenza alla trazione. |
| Tenacità all'impatto Charpy | Non specificato da ASTM A36 | La resistenza all'impatto non è obbligatoria; specificare il test CVN se è previsto un servizio a bassa temperatura o critico per la frattura. |
5. Fisico & Proprietà termiche dell'acciaio al carbonio ASTM A36
I numeri forniti sono rappresentativi tipico valori pari o prossimi alla temperatura ambiente, salvo diversa indicazione: i valori effettivi dipendono dalla chimica, storia e temperatura di laminazione/omogeneizzazione.
| Proprietà | Valore tipico (rappresentante) | Nota pratica |
| Densità | ≈ 7.85 G · cm⁻³ (7850 kg·m⁻³) | Utilizzare per la messa, calcoli di inerzia e pesi strutturali. |
| Conducibilità termica, k | ≈ 50–60 W·m⁻¹·K⁻¹ (≈54 W·m⁻¹·K⁻¹ comunemente indicato a 20–25 °C) | La conduttività diminuisce con l'aumento della temperatura; importante per il flusso di calore, progettazione di raffreddamento e spegnimento. |
| Capacità termica specifica, cp | ≈ 460–500 J·kg⁻¹·K⁻¹ (utilizzo ≈ 470 J·kg⁻¹·K⁻¹ come valore pratico a 20–25 °C) | cp aumenta con la temperatura; regola l'energia necessaria per riscaldare/raffreddare le sezioni. |
| Diffusione termica, α = k/(ρ·cp) | ≈ 1,4–1,6 × 10⁻⁵ m²·s⁻¹ (utilizzando k = 54, ρ = 7850, cp = 470 → α ≈ 1,46×10⁻⁵) | Controlla la velocità con cui i cambiamenti di temperatura penetrano nel materiale (risposta termica transitoria). |
| Coefficiente di dilatazione termica lineare, αL | ≈ 11,7–12,5 × 10⁻⁶ K⁻¹ (tipico: 12×10⁻⁶ K⁻¹) | Utilizzare per calcoli di crescita termica e giochi dei giunti. |
Gamma di fusione (ca.) |
Solido ≈ 1425 ° C.; Liquido ≈ 1540 ° C. | Gli intervalli di fusione/solido variano leggermente in base alla composizione. Non utilizzato per la normale progettazione strutturale. |
| Emissività (dipendente dalla superficie) | 0.1 - 0.95 (tipico acciaio ossidato ≈ 0.7–0.9; smalto brillante ≈ 0.05–0.2) | Utilizzare per i modelli di trasferimento di calore radiativo; scegliere sempre un'emissività coerente con la finitura superficiale e lo stato di ossidazione. |
| Resistività elettrica (solido) | ≈ 0.10 - 0.20 μω · m (≈ 1.0–2,0 ×10⁻⁷ Ω·m) | Varia con la chimica e la temperatura; influisce sul riscaldamento elettrico e sulle perdite per correnti parassite. |
| Comportamento magnetico | Ferromagnetico sotto il punto Curie (~770 °C per il ferro) | Le proprietà magnetiche influenzano gli NDT (MPI) e comportamento del riscaldamento a induzione. |
6. Comportamento di fabbricazione: formazione, lavorazione meccanica e lavorazione a freddo
Formazione (Freddo & caldo):
- I prodotti laminati a caldo A36 si formano bene piegandosi, disegno semplice e scorrevole.
- Formazione fredda (flessione, timbratura) è pratico entro i limiti di progettazione: garantisce che i raggi di curvatura e i limiti di riduzione corrispondano allo spessore e alla tempra del materiale per evitare fessurazioni.
I raggi di curvatura minimi tipici sono consigliati nelle tavole di formatura e dipendono dallo spessore e dalle condizioni della laminatrice.
Lavorazione:
- A36 si lavora facilmente con utensili convenzionali in carbonio e carburo. La lavorabilità è paragonabile ad altri acciai dolci; si applicano velocità e avanzamenti standard.
Carichi di trucioli pesanti, tagli profondi e interrotti e una scarsa quantità di refrigerante possono indurire le superfici e ridurre la durata dell'utensile.
Effetti del lavoro a freddo:
- La piegatura o trafilatura a freddo aumenta localmente la resa mediante incrudimento; è possibile una successiva ricottura di distensione se è necessario ripristinare la duttilità.
7. Saldatura e unione
Saldabilità: Eccellente. Il basso contenuto di carbonio e la lega limitata rendono l'A36 facilmente saldabile con tutte le comuni tecniche di fusione e stato solido (Smaw, Gtaw, GMAW/MIG, Fcaw).
Selezione del metallo d'apporto:
- Materiali di consumo comuni: barre/fili di apporto in acciaio dolce (PER ESEMPIO., Serie ER70S per GMAW, E7018 o E7016 per SMAW) abbinati per resistenza e duttilità.
Scegli materiali di consumo che garantiscono duttilità, metallo saldato resistente alle crepe.
Preriscaldamento e interpass:
- Per spessori tipici della lamiera (<25 mm) e ambienti benigni, nessun preriscaldamento di solito è richiesto. Per sezioni più spesse, articolazioni trattenute, o condizioni ambientali fredde, preriscaldamento modesto (PER ESEMPIO., 50–150 °F / 10–65°C) riduce il rischio di cracking da idrogeno e le tensioni residue.
I controlli della temperatura tra i passaggi sono essenziali per le saldature a passaggi multipli.
Trattamento termico post-salvato (Pwht):
- Non richiesto per la maggior parte dei gruppi saldati A36. Il PWHT può essere utilizzato per ridurre lo stress residuo o quando la qualificazione della procedura di saldatura lo richiede (componenti critici per la pressione o la fatica), ma A36 manca di temprabilità;
PWHT generalmente comporta la ricottura di distensione (PER ESEMPIO., ~600–650 °C) piuttosto che indurire.
8. Trattamento termico: capacità e limiti per A36
ASTM A36 non è una lega trattabile termicamente nel senso di tempra & indurimento della tempra (il basso contenuto di carbonio e la mancanza di lega impediscono la trasformazione martensitica).
Trattamenti termali tipici:
- Ricottura / Normalizzare: possibile affinare il grano e ripristinare la duttilità dopo pesanti lavorazioni a freddo o saldature. Temperature di ricottura tipicamente ~ 700–900 °C a seconda dello spessore e dell'effetto desiderato.
- Ricottura di distensione: bassa temperatura (~ 550–650 ° C.) per ridurre le tensioni residue di saldatura.
- Spegnere & temperare: non efficace per un aumento significativo della resistenza a causa del basso contenuto di carbonio/temprabilità; la tempra produce un indurimento limitato e una distorsione sostanziale.
Implicazioni progettuali: non fare affidamento sul trattamento termico per aumentare la resistenza allo snervamento; scegliere un acciaio ad alta resistenza se sono necessarie maggiori tensioni ammissibili.
9. Comportamento alla corrosione e strategie di protezione delle superfici
Corrosione intrinseca: A36 è acciaio al carbonio non legato e si corroderà (formare ossido di ferro) quando esposto a umidità e ossigeno. La tariffa dipende dall'ambiente (umidità, sali, inquinanti).
Strategie di protezione:
- Sistemi di verniciatura: primer + Topcoats (epossidico, poliuretano) sono economici per la protezione atmosferica.
Preparazione della superficie (sabbiatura abrasiva a Sa 2½, SSPC SP10) migliora l'adesione e la longevità. - Zincatura: zincatura a caldo (HDG) dà protezione sacrificale; comunemente usato per elementi strutturali esterni, elementi di fissaggio e componenti esposti agli agenti atmosferici.
- Protezione catodica: utilizzato per strutture sommerse o interrate (rivestimenti + anodi sacrificali).
- Indennità di corrosione: specificare le tolleranze di spessore e i programmi di ispezione in ambienti aggressivi.
Manutenzione: l'ispezione periodica e i ritocchi sono fondamentali per una lunga durata: i guasti del rivestimento provocano corrosione e vaiolatura localizzate.
10. Applicazioni tipiche dell'acciaio ASTM A36
A36 è la scelta predefinita in cui economy, la disponibilità e la semplicità di fabbricazione sono priorità. Le applicazioni tipiche includono:
- Strutture edilizie: raggi, colonne, piastre e controventi
- Ponti (componenti non ad alta resistenza), passerelle, piattaforme
- Fabbricazione generale: cornici, Supporti, rimorchi
- Basi di macchinari, Alloggi, componenti non in pressione
- Raccordi e assemblaggi saldati dove duttilità e saldabilità sono essenziali
11. Vantaggi & Limitazioni dell'acciaio al carbonio ASTM A36
Vantaggi fondamentali
- Costo-efficacia: Costo più basso tra gli acciai strutturali (30-40% più economico degli acciai HSLA come A572 Gr.50, 70-80% più economico dell'acciaio inossidabile 304).
- Saldabilità superiore: Elimina il preriscaldamento per le sezioni sottili, riducendo tempi e costi di produzione.
- Eccellente lavorabilità: Facile da formare, macchina, e forgiare, adatto sia per componenti semplici che complessi.
- Ampia disponibilità: Catena di fornitura globale, con diverse forme di prodotto (piatti, bar, forme, Forgiati) e dimensioni.
- Forza equilibrata: Soddisfa la maggior parte dei requisiti strutturali (Carichi statici, bassi carichi dinamici) senza eccessiva ingegneria.
Limitazioni chiave
- Scarsa resistenza alla corrosione: Richiede protezione superficiale per ambienti esterni o corrosivi; non adatto per applicazioni marine/chimiche senza rivestimento.
- Tenacità limitata alle basse temperature: L'A36 non modificato è fragile al di sotto di 0°C, non raccomandato per applicazioni criogeniche (PER ESEMPIO., Strutture artiche).
- Non-trattabile: Non può essere rafforzato in modo significativo tramite trattamento termico (resistenza massima alla trazione ~550 MPa); insufficiente per componenti sottoposti a sollecitazioni elevate.
- Minore resistenza alla fatica: Non ideale per carichi dinamici ad alto numero di cicli (PER ESEMPIO., parti del motore automobilistico) – utilizzare invece HSLA o acciai legati.
12. Conformità agli standard & Equivalenti internazionali
ASTM A36 è riconosciuto a livello mondiale, con standard equivalenti nelle principali regioni industriali, garantire la compatibilità transfrontaliera:
| Regione | Norma equivalente | Designazione di grado | Differenze chiave |
| Europa | IN 10025-2:2004 | S235JR | Limite di snervamento inferiore (235 MPA vs. 250 MPa per A36 ≤19 mm); duttilità e saldabilità simili. |
| Cina | GB/T. 700-2006 | Q235B | Forza di snervamento 235 MPA; limiti di fosforo/zolfo più severi (≤0,045% rispetto a. A36 0.040% P, 0.050% S). |
| Giappone | HE G3101:2015 | SS400 | Nessun limite di snervamento specificato (trazione 400-510 MPA); equivalente per applicazioni strutturali. |
| India | È 2062:2011 | E250A | Forza di snervamento 250 MPA; compatibile con A36 in edilizia e macchinari. |
13. Analisi comparativa – A36 vs. acciai strutturali ad alta resistenza
| Aspetto | A36 (basale) | A572 gr 50 (HSLA) | A992 (forme strutturali) | A514 (Q&Piastra T ad alta resistenza) |
| Classe metallurgica | Acciaio dolce a basso tenore di carbonio (laminato a caldo) | Ad alta resistenza, bassa lega (HSLA) | HSLA strutturale con chimica controllata per le forme | Spento & temperato, piastra in lega ad alta resistenza |
| Rendimento minimo tipico | 36 ksi (≈250MPa) | 50 ksi (≈345MPa) | 50 ksi (≈345MPa) | 100 ksi (≈690MPa) |
| Intervallo di trazione tipico | 58–80 ksi (≈400–550 MPa) | 60–80 ksi (≈415–550 MPa) | 60–80 ksi (≈415–550 MPa) | ~110–140 ksi (≈760–965 MPa) (varia in base al grado) |
| Allungamento | ≥ ~20% (dipende dallo spessore) | ~18–22% (dipendente dalla sezione) | ~18–22% | Inferiore: spesso ~10–18% (sezione e dipendente dal calore) |
| Saldabilità (negozio) | Eccellente; materiali di consumo comuni | Molto bene; pratica simile a A36 | Molto bene; specificato per la costruzione di colonne/travi | Più esigente — la saldatura deve essere controllata; preriscaldamento/interpass e WPS qualificato spesso richiesti |
Capacità di trattamento termico |
Non trattabile termicamente per resistenza | Non destinato al raffreddamento/tempra; rafforzato mediante trattamenti chimici/termomeccanici | Non trattabile termicamente per rinforzare | Trattato termicamente (Q&T) — resistenza ottenuta tramite tempra & temperare |
| Tenacità / comportamento alle basse temperature | Buono per il servizio generale; specificare CVN se richiesto | Tenacità migliorata rispetto all'A36 (a seconda delle specifiche) | Buono: chimica specifica per sezioni strutturali e tenacità controllata | Può avere una buona tenacità se specificato, ma richiede controllo; rischio di comportamento fragile se non adeguatamente fornito/trattato |
| Formabilità & lavoro freddo | Buone caratteristiche di formatura | Bene, ma maggiore ritorno elastico; meno duttile dell'A36 | Ottimo per la formazione grossolana di forme | Limitato: formabilità scarsa rispetto ad A36/A572; la formatura a freddo non è consigliata per l'uso a piena resistenza |
Intervalli di spessore piastra/forma utilizzabili |
Largo, stock di laminazione standard | Largo; comunemente disponibile in piastre e forme | Principalmente forme e travi ad ali larghe | Piatto tipicamente pesante (sezioni più spesse) per componenti ad alta sollecitazione |
| Applicazioni tipiche | Inquadramenti strutturali generali, parentesi, membri non critici | Ponti, membri della costruzione, sezioni strutturali in cui le maggiori sollecitazioni ammissibili riducono il peso | Travi/colonne ad ala larga negli edifici: standard industriale per le forme strutturali | Telai macchina ad alta resistenza, attrezzature di scavo, elementi strutturali altamente sollecitati |
| Costo materiale relativo | Basso (più economico) | Moderare | Moderare (simile all'A572) | Alto (premio per alta resistenza e Q&Elaborazione T) |
| Compromessi di progettazione | Basso costo, fabbricazione semplice ma sezioni più pesanti | Risparmio di peso, maggiore stress ammissibile, modesto controllo extra sulla fabbricazione | Ottimizzato per la costruzione di strutture in acciaio (tolleranze della sezione, geometria della flangia) | È possibile una notevole riduzione del peso, ma richiede un'attenta saldatura/fabbricazione e NDE |
14. Ciclo vitale, manutenzione e riciclabilità
Vita utile: Con sistemi di verniciatura e manutenzione standard, I componenti strutturali dell'A36 durano comunemente decenni in atmosfere moderate. Gli ambienti corrosivi o marini richiedono una maggiore manutenzione o zincatura.
Riparazione & manutenzione: La riparazione della saldatura è semplice. Ispezioni strutturali, il monitoraggio della corrosione e il tempestivo rivestimento prolungano la durata.
Riciclabalità: L’acciaio è altamente riciclabile (uno dei materiali tecnici più riciclati). I rottami A36 vengono facilmente consumati nei forni elettrici ad arco (Eaf) o mulini integrati; specificare il contenuto riciclato è fattibile.
15. Conclusione
Acciaio dolce/a basso tenore di carbonio ASTM A36 rimane un materiale fondamentale per la carpenteria generale in acciaio perché unisce economia, proprietà duttili prevedibili e fabbricazione semplice.
È la scelta giusta quando i carichi e le condizioni ambientali corrispondono all'involucro di progettazione e quando la semplicità di fabbricazione e i costi sono fattori dominanti.
Tuttavia, quando le tensioni ammissibili sono più elevate, campate più grandi, Riduzione del peso, sono necessarie una migliore tenacità alle basse temperature o una resistenza alla corrosione superiore, gli ingegneri dovrebbero valutare acciai strutturali più resistenti, Leghe HSLA, acciai resistenti agli agenti atmosferici o leghe resistenti alla corrosione, a seconda dei casi.
