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L'acciaio è una lega di metallo ampiamente utilizzata nelle costruzioni grazie alla sua resistenza, convenienza e durezza. Le sue varie forme sono quasi interamente di ferro, ma contengono anche elementi di carbonio, manganese, fosforo, zolfo, silicio e talvolta nichel e cromo. L'acciaio sfrutta la struttura reticolare atomica altamente stabile del ferro, con una svolta importante.
Il reticolo cristallino
Il ferro, nella sua forma solida, assume una struttura cristallina, il che significa semplicemente che gli atomi di ferro sono disposti in un modello regolare e ripetuto chiamato reticolo. Esistono molti reticoli in natura, ma il ferro si presenta in una delle due forme: il cubo centrato sul corpo, che esiste a temperature più elevate, e il cubo centrato sul viso, la sua forma a temperatura ambiente.
Il ruolo del carbonio
L'aggiunta di carbonio al ferro liquido - in genere in quantità che vanno dallo 0,035% al 3,5% in massa - cambia ciò che accade quando la miscela si raffredda fino al suo punto di congelamento (circa 1.500 ° C). Invece di passare da un reticolo centrato sul corpo a diventare un reticolo centrato sul viso, gli atomi di ferro si depositano direttamente in quest'ultimo. Allo stesso tempo, gli atomi di carbonio alloggiano al centro di questi cubi. Ciò spiega in definitiva la maggiore durabilità dell'acciaio rispetto al ferro puro.