Che cos'è l'acciaio al carbonio nero?
L'acciaio è una lega, o miscela, di ferro con carbonio e piccole quantità di altri metalli. Il ferro puro può essere fuso e modellato, ma tende ad essere morbido. L'aggiunta di carbonio rafforza il metallo e la maggior parte degli acciai al carbonio contengono uno o due percento di carbonio. L'acciaio al carbonio nero viene creato durante il processo di produzione quando le alte temperature creano uno strato sottile di ferro ossidato sulla superficie esterna.
Il carbonio si lega chimicamente al ferro nelle leghe d'acciaio, creando un materiale molto più duro del ferro puro. All'aumentare del contenuto di carbonio, il materiale diventa più duro ma più fragile o soggetto a rotture sotto stress o carico. L'acciaio contenente carbonio in quantità superiore al 2% è considerato ghisa; questo può essere usato per tubazioni e materiali non strutturali, ma è considerato troppo fragile per l'acciaio strutturale.
Il ferro reagisce facilmente con l'ossigeno presente nell'aria, creando ossido di ferro o ruggine che causerà il cedimento delle parti, quindi è spesso rivestito per prevenire la ruggine superficiale. Un vantaggio dell'acciaio al carbonio nero è la naturale proprietà anticorrosiva del rivestimento di ossido di ferro nero, poiché l'ossido agisce come una barriera per mantenere l'ossigeno dal ferro sottostante. Lo strato di ossido sottile viene creato ad alte temperature, formando uno strato resistente che non richiede ulteriori trattamenti o rivestimenti.
Per applicazioni in cui la protezione dalla corrosione è fondamentale, l'acciaio al carbonio può essere verniciato o zincato. L'acciaio viene galvanizzato mediante lavaggio acido, quindi immergendolo in un bagno di zinco fuso. Lo zinco forma uno strato all'esterno dell'acciaio e si corrode per primo quando esposto all'aria o all'umidità. La zincatura migliorerà la vita utile delle parti in acciaio, ma non viene utilizzata su acciaio al carbonio nero, poiché lo strato di ossido protegge già l'acciaio.
L'acciaio al carbonio nero viene spesso utilizzato per tubazioni di gas o acqua, perché ha un basso costo e può essere saldato con metodi comuni. Alcuni oleodotti a lunga distanza hanno utilizzato tubazioni in acciaio al carbonio nero, poiché il tubo può essere collegato sul campo e non arrugginisce rapidamente. L'acciaio al carbonio nero può essere utilizzato in climi o condizioni del terreno che possono accelerare la corrosione, ma potrebbe essere necessaria una protezione aggiuntiva come gli anodi. Gli anodi sono barre sepolte in zinco che si corrodono per prime quando vengono collegate al tubo d'acciaio.
Le pentole possono essere chiamate acciaio nero, ma il colore scuro è un prodotto di un trattamento dell'olio chiamato condimento, piuttosto che produzione. L'acciaio al carbonio è spesso ricoperto di olio per prevenire la ruggine e le pentole in acciaio possono essere oliate e riscaldate per assorbire le molecole di olio. L'acciaio si scurisce e acquisisce alcune proprietà antiruggine, ma il condimento è un rivestimento temporaneo e deve essere ripetuto periodicamente.