{"id":37,"date":"2008-02-23T13:27:13","date_gmt":"2008-02-23T11:27:13","guid":{"rendered":"http:\/\/www.steamfantasy.it\/blog\/2008\/02\/23\/le-armature-una-panoramica-degli-acciai\/"},"modified":"2013-08-17T00:29:11","modified_gmt":"2013-08-16T22:29:11","slug":"le-armature-una-panoramica-degli-acciai","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.steamfantasy.it\/blog\/2008\/02\/23\/le-armature-una-panoramica-degli-acciai\/","title":{"rendered":"Le Armature: una panoramica degli acciai"},"content":{"rendered":"

Le armature metalliche di cui parler\u00f2 saranno tutte in ferro<\/strong> o in acciai al carbonio<\/strong>. Per comprendere meglio i test di penetrazione e la differenza che pu\u00f2 passare tra armature di uguale spessore, ma costruite usando acciai differenti<\/strong> \u00e8 meglio prima dotarsi di un bagaglio di nozioni utili minime<\/strong>. Una rapida panoramica senza troppe pretese per farsi un’idea degli acciai usati nel medioevo\/rinascimento.<\/p>\n

\n 
\nQualche informazione di base sui metalli<\/strong><\/font>
\nIl ferro ha iniziato a diffondersi a partire dal 1900-1400 a.C. circa fino a diventare di uso comune attorno al 900 a.C., quando gi\u00e0 veniva impiegato per fabbricare spade, pugnali, gambali e scaglie d’armatura. Circa 150 tonnellate di ferro sono state rinvenute nel palazzo di Sargon<\/strong> (710 a.C.) presso Dur Sharrukin (oggi Khorsabad, vicino a Mosul in Iraq) e parte del materiale rinvenuto era formato da “acciaio” anche se non vi sono prove che all’epoca si praticasse alcun genere di tempra<\/strong> (quenching<\/em> in inglese) per ottenere acciai invece di ferro. Anche gli antichi Greci<\/strong>, sebbene utilizzassero regolarmente il ferro da secoli, continuarono a fabbricare corazze ed elmetti in bronzo<\/strong> fino al tempo delle Guerre Persiane (V secolo a.C.). Il ferro povero di carbonio e ricco di impurit\u00e0<\/strong>, come si poteva produrre con i metodi di fusione precedenti l’invenzione dell’altoforno<\/strong>, era inferiore al bronzo<\/strong> per durezza e resistenza alla corrosione.
\nPrima degli altiforni <\/strong>si usavano infatti fosse scavate nel terreno, per trattenere al meglio il calore, coperte da una cupola di pietre o mattoni in cui il fuoco veniva ravvivato da un mantice (forni a cupola<\/em>). Questi forni permettevano di liberare il ferro dalle rocce in cui si trovava, seppur lasciando al suo interno molte scorie<\/strong>, ma non favorivano affatto la sua combinazione con il carbonio per formare leghe d’acciaio. E in ogni caso l’acciaio non \u00e8 detto sia sempre pi\u00f9 duro del bronzo lavorato<\/em>, come vedremo dopo.
\nGli altiforni alimentati a carbone<\/strong> permettevano una migliore combinazione del carbonio con il ferro per la produzione di ghise e acciai. I pi\u00f9 antichi risalgono al XII secolo<\/strong> e la diffusione capillare degli altiforni in Europa avverr\u00e0 solo nella seconda met\u00e0 del XV secolo<\/strong>, permettendo di produrre quegli acciai duri e resistenti<\/strong> necessari per le armature bianche sempre pi\u00f9 diffuse e richieste.<\/p>\n

\n 
\nCos’\u00e8 la Durezza?<\/strong><\/font>
\nLa durezza di un metallo o di una lega \u00e8 la propriet\u00e0 di lasciarsi scalfire da un minerale e pu\u00f2 essere determinata misurando quanto a fondo penetri una punta di diamante piramidale collegata a un carico noto (durezza Vickers<\/strong>). Un test simile che per\u00f2 sfrutta una sferetta \u00e8 il test Brinell<\/strong> (HBS, durezza Brinell<\/em>). Il test Vickers<\/strong> fornisce la misura della durezza Vickers<\/strong> (VPH, HV, Vickers Pyramid Hardness<\/em>) sotto forma di “forza applicata \/ penetrazione”. L’unit\u00e0 di misura dei VPH<\/strong> sono i chilogrammiforza su millimetro quadrato (kgf\/mm2). Entrambi i test sono chiamati prove di microdurezza<\/strong>.
\nPi\u00f9 il VPH \u00e8 alto e pi\u00f9 il metallo offre resistenza alla deformazione.<\/em><\/p>\n

Il rame<\/strong> puro<\/em> ha una durezza di circa 40 VPH<\/strong> e fonde a 1080\u00b0C. La lavorazione a freddo<\/em>, tramite il martellamento o la riduzione in filo di rame, pu\u00f2 alzare la durezza fino a 100 VPH<\/strong> ottenendo per\u00f2 una riduzione dello spessore e un corrispondente incremento della fragilit\u00e0<\/strong> (ovvero \u00e8 pi\u00f9 facile che si fratturi quando sottoposto a una tensione).
\nUnire il rame con lo stagno porta progressivamente la durezza della lega di bronzo<\/strong> da 50 VPH<\/strong> (3% di stagno) a 110 VPH<\/strong> (10% di stagno) con la semplice unione a caldo e pu\u00f2 essere ulterioramente incrementata con una lavorazione a freddo<\/em> del bronzo fino a 270 VPH<\/strong> (10% di stagno).
\nIl ferro puro ha una durezza di 60 VPH, fonde a 1550\u00b0C e diventa pi\u00f9 duro assorbendo carbonio, formando la lega chiamata acciaio. Se l’acciaio viene lasciato raffreddare ad aria<\/strong>, lentamente, la sua durezza sar\u00e0 paragonabile a quella del bronzo (in base alla % di carbonio assorbito). Dopo il raffreddamento ad aria un acciaio con poco carbonio<\/strong> (0,2%) avr\u00e0 una durezza di circa 110 VPH<\/strong> ed uno con un ottimo contenuto di carbonio<\/strong> (0,5-0,6%) arriver\u00e0 a 170-180 VPH<\/strong> circa. Una durezza che lo pone nella fascia media del bronzo lavorato, con in pi\u00f9 la difficolt\u00e0 di ottenere un livello di carbonio alto senza disporre di un altoforno<\/ins>: le fornaci con la fossa producono perlopi\u00f9 ferro, come gi\u00e0 detto.
\nSe invece l’acciaio viene raffreddato rapidamente<\/strong> (quenching<\/em>, tempra) si potr\u00e0 ottenere una durezza tra 300<\/strong> e 700 VPH<\/strong> in base al contenuto di carbonio.<\/p>\n

\n 
\nLa Tempra degli Acciai<\/strong><\/font>
\nLasciamo da parte i dettagli su come il carbonio si leghi lentamente al ferro formando austenite<\/strong>, una soluzione interstiziale<\/em> di ferro e carbonio che pu\u00f2 esistere solo sopra i 723\u00b0C, e passiamo a vedere come l’acciaio ottenuto pu\u00f2 essere indurito<\/strong>.
\nInfatti, seppure l’acciaio raffreddato ad aria sia gi\u00e0 molto pi\u00f9 duro del comune ferro, il vero vantaggio dell’acciaio<\/strong> si ottiene indurendolo ancora di pi\u00f9 con pratiche di raffreddamento rapido<\/strong><\/em> (ad esempio: buttandolo subito in acqua, come si vede fare ai fabbri nei film).<\/p>\n

Se l’austenite viene raffreddata ad aria<\/strong> il carbonio che si era dissolto nel ferro sopra i 900\u00b0C torner\u00e0 a riunirsi in “blocchi” formando un aggregato lamellare di ferrite<\/strong> (ferro poverissimo di carbonio) e cementite<\/strong> (un carburo di ferro, Fe3C) chiamato perlite<\/strong>.
\nLa pura<\/em> ferrite<\/strong> (in pratica purissimi cristalli di ferro) ha una durezza di 80 VPH<\/strong>. Naturalmente non \u00e8 possibile ottenere pura ferrite<\/em> con le tecnologie medievali e verr\u00e0 fuori invece un metallo pi\u00f9 o meno ricco di scorie <\/strong>(slag<\/em> in inglese, un materiale fragile simile al vetro) e di tracce di altri elementi<\/strong> dissolti nella ferrite, la cui durezza varier\u00e0 tra i 100<\/strong> e i 180 VPH<\/strong>. La presenza di cementite<\/strong> (carburo di ferro) rende la perlite<\/strong> ancora pi\u00f9 dura, in base al livello di carbonio, permettendo di ottenere durezze tra 180 VPH<\/strong> (0,2% C) e 260 VPH<\/strong> (0,6% C).<\/p>\n

Se l’austenite viene raffreddata pi\u00f9 rapidamente<\/strong> di quanto avvenga in aria (trattamento di tempra<\/strong>, di norma tempra di soluzione<\/em>) si pu\u00f2 evitare la condizione di equilibrio che porta il carbonio a riaddensarsi in cementite e si possono ottenere di conseguenza dei cristalli differenti.
\nSi pu\u00f2 ottenere la perlite globurale<\/strong>, in cui cementite e ferrite si uniscono in strutture sferiche, oppure la bainite<\/strong>, ferrite circondata di cementite in forma aciculare che la rende pi\u00f9 dura della perlite, o perfino la martensite<\/strong>, un acciaio durissimo di struttura tetraedrica ottenibile solo con un brusco raffreddamento che “congeli” l’acciaio in una forma molto simile a quella austenitica, ovvero con il carbonio mischiato uniformemente al ferro<\/em> senza, usando un linguaggio terra-terra, “grumi”.
\nLa dimensione dei cristalli che formano il metallo \u00e8 importante dato che i piccoli cristalli si deformano con maggiore difficolt\u00e0<\/strong> e quindi una “granularit\u00e0” pi\u00f9 fine aumenta considerevolmente la durezza dell’acciaio.<\/p>\n

La rapidit\u00e0 del raffreddamento, le dimensioni dell’oggetto e la quantit\u00e0 di carbonio presente nell’austenite determinano il tipo di cristalli che si otterranno. Immergere l’austenite nell’acqua<\/strong> solitamente porta a un raffreddamento cos\u00ec rapido (full quenching<\/em>) da formare una struttura di sola martensite<\/strong> di durezza fino a 800 VPH<\/strong> (0,6% C) e oltre. Raffreddare il metallo in olio, nel piombo liquido (che lavoro salubre: facciamo tutti “ciao ciao” al saturnismo…) o in altre sostanze determina un raffreddamento meno brusco (slack quenching<\/em>) e l’acciaio risultante sar\u00e0 composto da una combinazione di perlite, bainite e martensite<\/strong> con una durezza tra i 300<\/strong> e i 400 VPH<\/strong> in base alla composizione.
\nLo slack quenching<\/strong> era frequentemente praticato nel Medio Evo<\/strong> (le sostanze usate nella soluzione di tempra<\/em> facevano parte dei segreti degli armaioli) mentre ormai \u00e8 evitato e si pratica solo il full quenching<\/strong>, che avviene di norma in semplice acqua per gli acciai al carbonio<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n
\nMicroscopiche :icon_mrgreen.gif: foto al microscopio<\/em>\n<\/td>\n<\/tr>\n
\nFoto al microscopio di acciai differenti\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/table>\n

Il problema della martensite<\/strong> eccessivamente dura sono le tensioni interne che potrebbero rendere l’acciaio fragile<\/strong> causando delle microfratture. Per aumentare la resistenza all’impatto dell’acciaio \u00e8 necessario sottoporlo a rinvenimento<\/strong> (tempering<\/em> in inglese), ovvero scaldarlo di nuovo (al massimo fino a 700\u00b0C) e raffreddarlo di nuovo in modo da rimuovere gli stress interni. Il rinvenimento pu\u00f2 portare al peggioramento dell’acciaio, in particolare negli acciai al carbonio che nella fase del riscaldamento a 250-400\u00b0C possono cadere vittime di una fragilit\u00e0 irreversibile<\/em> (a meno di non rifondere d’accapo tutto). Anche nella fase dei 450-500\u00b0C gradi pu\u00f2 avvenire un indebolimento dell’acciaio dovuto alla minore coesione intercristallina, la malattia di Krupp<\/strong>, ma \u00e8 un problema reversibile. In caso di problemi si pu\u00f2 sempre pensare alla ricottura<\/strong>: riportare il metallo allo stato di austenizzazione e mentenerlo il tempo necessario a riomogenizzare il macello fatto precedentemente per poi ripartire col lavoro.<\/p>\n

Il rinvenimento<\/strong> pu\u00f2 ridurre la durezza a 400-500 VPH<\/strong>, ma la resistenza agli impatti dell’acciaio aumenter\u00e0 notevolmente: sar\u00e0 duro ed elastico. Ma non bisogna eccedere: troppi rinvenimenti<\/strong> possono indebolire l’acciaio, formando blocchi di cementite e rendendo la martensite meno dura perfino della perlite non temperata (a pari percentuale di carbonio).<\/p>\n

\n 
\nLa Tenacit\u00e0 alla Frattura<\/strong><\/font>
\nAbbiamo visto cosa \u00e8 la durezza<\/strong> e come ottenerla, ma la durezza non \u00e8 tutto<\/strong>. Anche il vetro<\/strong> \u00e8 duro (1500 VPH<\/strong> circa), ma se lo colpisci si spezza pi\u00f9 facilmente dell’acciaio di pari spessore. Se contasse solo la durezza tutti indosserebbero corazze di vetro<\/strong> che di certo “non si piegano sotto i colpi”, ma sappiamo che in realt\u00e0 una simile corazza andrebbe in frantumi al primo impatto violento (ma senza deformarsi prima: sai che consolazione…<\/em>). Quindi la durezza per quanto importante non \u00e8 l’unica propriet\u00e0, come abbiamo visto parlando del rinvenimento della martensite, ma deve essere accompagnata da una adeguata tenacit\u00e0 alla frattura<\/strong> (oppure da un valore adeguato di resistenza alla frattura<\/strong>, tensile strength<\/em> in inglese, ma Williams ha preferito usare KJ\/m2 nel suo libro che usiamo qui come riferimento al posto dei classici MPa).<\/p>\n

La tenacit\u00e0 alla frattura<\/strong> (fracture toughness<\/em> in inglese) misura la resistenza che un materiale contenente una imperfezione offre alla rottura. Dipende da vari fattori: microstruttura del metallo, durezza, dimensione dei cristalli e presenza di scorie. I test che misurano la resistenza alla frattura totale <\/strong>indagano sia la deformazione plastica<\/em> che la frattura elastica<\/em> (un test molto comune \u00e8 quello di Cottrell-Mai).<\/p>\n

Pi\u00f9 scorie<\/strong> sono presenti nel metallo (ossido di ferro, silicato di ferro magari mischiato a calcio o alluminio o altre porcherie) e pi\u00f9 il metallo \u00e8 sensibile alla frattura a causa delle aree imperfette che rendono pi\u00f9 debole la struttura complessiva. La tenacit\u00e0 alla frattura di un ferro puro<\/strong>, senza carbonio e senza scorie (es: il ferro ARMCO), \u00e8 circa 200 KJ\/m2<\/strong>. Una presenza di scorie al 1-2% <\/strong>(considerata come piuttosto bassa per gli standard medievali) pu\u00f2 abbassare fino a 170 KJ\/m2<\/strong> la tenacit\u00e0. Con un 4,7% di scorie siamo gi\u00e0 a 150 KJ\/m2 che scende a 120 KJ\/m2 al 4,7% e arriva a 28 KJ\/m2 al 7,5%.<\/p>\n

Il carbonio<\/strong> influendo sulla durezza influisce anche sulla tenacit\u00e0 alla frattura. Un ferro privo di scorie e di carbonio<\/strong> (il ferro ARMCO gi\u00e0 accennato) ha una tenacit\u00e0 di 200 KJ\/m2<\/strong>. Un contenuto di carbonio allo 0,1% alza la tenacit\u00e0 a 235 KJ\/m2 che sale a 320 KJ\/m2 per una presenza di carbonio allo 0,55% e raggiunge quasi i 400 KJ\/m2 con lo 0,85%.<\/p>\n

\n 
\nE ora…<\/strong><\/font>
\nOra che abbiamo un po’ di informazioni pi\u00f9 di prima sugli acciai possiamo passare a vedere di cosa erano fatte le armature medievali e da che genere di impatti potevano offrire protezione.<\/p>\n

Seconda parte:<\/strong> breve presentazione delle armature.<\/strong><\/a>
\nTerza parte:<\/strong> i test di penetrazione.<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Le armature metalliche di cui parler\u00f2 saranno tutte in ferro o in acciai al carbonio. Per comprendere meglio i test di penetrazione e la differenzaContinua a leggere<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_publicize_message":"","jetpack_publicize_feature_enabled":true,"jetpack_social_post_already_shared":false,"jetpack_social_options":{"image_generator_settings":{"template":"highway","enabled":false}}},"categories":[6,4],"tags":[],"jetpack_publicize_connections":[],"yoast_head":"\nLe Armature: una panoramica degli acciai | Baionette Librarie<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.steamfantasy.it\/blog\/2008\/02\/23\/le-armature-una-panoramica-degli-acciai\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"it_IT\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Le Armature: una panoramica degli acciai | Baionette Librarie\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"Le armature metalliche di cui parler\u00f2 saranno tutte in ferro o in acciai al carbonio. 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