Acciaio inossidabileè una scorciatoia per "acciaio inossidabile e resistente agli acidi". L'acciaio che resiste alla corrosione da parte di mezzi corrosivi deboli come aria, vapore e acqua è chiamato acciaio inossidabile. Al contrario, l'acciaio che resiste alla corrosione da parte di agenti chimici corrosivi (come acidi, alcali e sali) viene definito acciaio resistente agli acidi. Nelle applicazioni pratiche, l'acciaio resistente ai mezzi corrosivi deboli è comunemente indicato come acciaio inossidabile, mentre l'acciaio resistente ai mezzi corrosivi chimici è chiamato acciaio resistente agli acidi. A causa delle differenze nella composizione chimica, il primo potrebbe non resistere alla corrosione chimica, mentre il secondo possiede generalmente proprietà inossidabili. La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile dipende dagli elementi leganti presenti nell'acciaio. Tipicamente, secondo la struttura metallografica, l'acciaio inossidabile ordinario è diviso in tre tipi: acciaio inossidabile austenitico, acciaio inossidabile ferritico e acciaio inossidabile martensitico. Sulla base di queste tre strutture metallografiche primarie, sono stati sviluppati per requisiti e scopi specifici anche l'acciaio duplex, l'acciaio inossidabile indurente per precipitazione e l'acciaio altolegato con un contenuto di ferro inferiore al 50%.
Classificazione per struttura metallografica:
Acciaio inossidabile austenitico: Ha principalmente una struttura cubica a facce centrate (fase CY) senza magnetismo. Può essere rafforzato principalmente attraverso la lavorazione a freddo, che può portare ad un certo magnetismo. L'American Iron and Steel Institute (AISI) utilizza i numeri delle serie 200 e 300, come 304, per denotare gli acciai inossidabili austenitici.
Acciaio inossidabile ferritico: Ha principalmente una struttura cubica a corpo centrato (fase) con proprietà magnetiche. Generalmente non può essere indurito mediante trattamento termico ma può essere leggermente rinforzato mediante lavorazione a freddo. AISI designa questo tipo con numeri come 430 e 446.
Acciaio inossidabile martensitico: La sua matrice ha una struttura martensitica (cubica a corpo centrato o cubica), con proprietà magnetiche e la capacità di regolare le proprietà meccaniche attraverso il trattamento termico. AISI utilizza numeri come 410, 420 e 440 per denotare gli acciai inossidabili martensitici. La martensite può presentare una struttura austenitica ad alte temperature e trasformarsi in martensite quando raffreddata ad una velocità adeguata a temperatura ambiente (noto come indurimento).
Acciaio inossidabile austenitico-ferritico (duplex).: Combina le fasi austenitica e ferritica, con la fase minoritaria che tipicamente costituisce più del 15% della struttura, e presenta proprietà magnetiche. L'acciaio inossidabile duplex può essere rinforzato mediante lavorazione a freddo, con il 329 come esempio tipico. Rispetto agli acciai inossidabili austenitici, gli acciai inossidabili duplex hanno una maggiore resistenza e una migliore resistenza alla corrosione intergranulare, alla tensocorrosione da cloruri e alla vaiolatura.
Acciaio inossidabile resistente alle precipitazioni: Ha matrice austenitica o martensitica e può essere indurito mediante trattamento di indurimento per precipitazione. AISI lo designa con i numeri della serie 600, come 630 o 17-4PH. Generalmente, l'acciaio inossidabile austenitico ha una resistenza alla corrosione superiore grazie ai suoi elementi di lega. L'acciaio inossidabile ferritico è adatto per ambienti leggermente corrosivi, mentre gli acciai inossidabili martensitici e indurenti per precipitazione sono ideali per ambienti con corrosione leggera dove è richiesta elevata resistenza o durezza.
Differenziazione dello spessore:
A causa della lieve deformazione dei rulli durante il processo di laminazione, lo spessore delle piastre di acciaio può variare leggermente, essendo spesso più spesso al centro e più sottile sui bordi. Quando si misura lo spessore, lo standard nazionale impone di effettuare le misurazioni dalla sezione centrale della piastra.
Le tolleranze sono generalmente classificate in grandi e piccole in base alle richieste del mercato e dei clienti.
Fattori che influenzano la resistenza alla ruggine nell'acciaio inossidabile:
Contenuto di elementi in lega: In generale, l'acciaio con un contenuto di cromo superiore al 10,5% è meno soggetto alla ruggine. Un contenuto più elevato di nichel e cromo migliora la resistenza alla corrosione, come nel caso dell'acciaio inossidabile 304, che contiene 8-10% di nichel e 18-20% di cromo, rendendolo tipicamente resistente alla ruggine.
Processi di raffinazione: La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile è influenzata anche dai processi produttivi. I produttori di acciaio inossidabile di alta qualità con attrezzature e tecniche avanzate possono garantire una qualità stabile del prodotto controllando con precisione gli elementi della lega, rimuovendo le impurità e mantenendo temperature di raffreddamento ottimali per le billette di acciaio, producendo così acciaio meno soggetto a ruggine. Al contrario, i produttori più piccoli con una tecnologia obsoleta potrebbero non riuscire a rimuovere le impurità in modo efficace, portando a prodotti più suscettibili alla ruggine.
Ambiente esterno: L'acciaio inossidabile resiste meglio alla ruggine in ambienti asciutti e ventilati. L'elevata umidità, le condizioni di pioggia prolungata o gli ambienti con un elevato contenuto acido o alcalino hanno maggiori probabilità di causare ruggine. Anche l'acciaio inossidabile 304 può arrugginire in condizioni ambientali difficili.
Tecniche di rimozione della ruggine per l'acciaio inossidabile:
Metodi chimici: Utilizzare pasta o spray decapante per ripassivare l'area arrugginita, formando una pellicola di ossido di cromo per ripristinare la resistenza alla corrosione. Dopo il decapaggio è indispensabile un risciacquo con acqua pulita per rimuovere accuratamente tutte le sostanze inquinanti ed i residui acidi. Anche la lucidatura con attrezzature e la successiva sigillatura con cera lucidante possono essere d'aiuto.
Metodi meccanici: Sono efficaci metodi come la sabbiatura, la pallinatura con particelle di vetro o ceramica, la molatura e la lucidatura. La pulizia meccanica può rimuovere contaminanti come materiali rimossi, residui di lucidatura o particelle che possono contribuire alla corrosione, soprattutto in condizioni di umidità. La pulizia meccanica è più efficace in condizioni asciutte. Pulisce però solo la superficie e non altera la resistenza alla corrosione intrinseca del materiale. Si consiglia pertanto di lucidare e cerare dopo la pulizia meccanica.
Gradi e proprietà comuni dell'acciaio inossidabile:
Acciaio inossidabile 304: Uno degli acciai inossidabili austenitici più utilizzati, adatto alla realizzazione di particolari imbutiti, tubi per trasporto acidi, contenitori, parti strutturali e corpi di strumenti vari. Può essere utilizzato anche per apparecchiature e componenti non magnetici e a bassa temperatura.
Acciaio inossidabile 304L: Sviluppato per risolvere la tendenza alla corrosione intergranulare dell'acciaio inossidabile 304 in determinate condizioni dovuta alla precipitazione di Cr23C6. Offre una resistenza alla sensibilizzazione alla corrosione intergranulare superiore rispetto all'acciaio inossidabile 304, con proprietà simili all'acciaio inossidabile 321 ma con una resistenza leggermente inferiore. Viene utilizzato principalmente per apparecchiature resistenti alla corrosione e parti che richiedono saldatura senza trattamento di soluzione.
Acciaio inossidabile 304H: un sottoinsieme di 304 con un contenuto di carbonio compreso tra 0,04% e 0,10%, che offre prestazioni alle alte temperature migliori rispetto allo standard 304.
Acciaio inossidabile 316: Aggiunge molibdeno all'acciaio 10Cr18Ni12, fornendo un'eccellente resistenza alla corrosione in ambienti riducenti e una resistenza superiore alla vaiolatura, rendendolo adatto all'uso in acqua di mare e altri mezzi.
Acciaio inossidabile 316L: Un acciaio a basso tenore di carbonio con buona resistenza alla sensibilizzazione e prestazioni alla corrosione intergranulare, adatto per componenti e apparecchiature saldate a sezione spessa, come materiali resistenti alla corrosione nelle apparecchiature petrolchimiche.
Acciaio inossidabile 316H: un sottoinsieme di 316 con contenuto di carbonio dal 0.0dal 4% allo 0,10%, che offre prestazioni migliorate alle alte temperature.
Acciaio inossidabile 317: Offre una migliore resistenza alla vaiolatura e al creep rispetto al 316L, adatto per realizzare attrezzature e apparecchiature petrolchimiche resistenti agli acidi organici.
Acciaio inossidabile 321: Un acciaio inossidabile austenitico stabilizzato al titanio, che fornisce una maggiore resistenza alla corrosione intergranulare e buone proprietà meccaniche alle alte temperature. In genere non è consigliato al di fuori delle applicazioni resistenti alle alte temperature o all'idrogeno.
Acciaio inossidabile 347: Un acciaio inossidabile austenitico stabilizzato al niobio con resistenza alla corrosione intergranulare simile al 321 in ambienti acidi, alcalini e salini, con buone proprietà di saldatura. Viene utilizzato principalmente nell'industria energetica e petrolchimica per contenitori, condutture, scambiatori di calore, alberi e tubi di forni industriali.
Acciaio inossidabile 904L: Un acciaio inossidabile super-austenitico con un contenuto di nichel del 24%-26% e carbonio inferiore a 0,02%, che offre un'eccellente resistenza alla corrosione, soprattutto negli acidi non ossidanti come solforico, acetico, formico e acidi fosforici. È resistente alla corrosione nell'acido solforico a temperature inferiori a 70 gradi e resistente a qualsiasi concentrazione e temperatura di acido acetico e miscele di acido formico-acetico. Alcuni produttori europei di strumenti utilizzano il 904L per componenti chiave, come i tubi di misura dei misuratori di portata massica di E+H e le casse degli orologi Rolex.
Acciaio inossidabile 440C: Un acciaio inossidabile martensitico con la durezza più alta tra gli acciai inossidabili temprabili, con una durezza di HRC57. Viene utilizzato principalmente per ugelli, cuscinetti, nuclei di valvole, sedi di valvole, manicotti e steli di valvole.
17-4PH Acciaio inossidabile: Un acciaio inossidabile martensitico indurente per precipitazione con durezza HRC44, che offre elevata robustezza, durezza e resistenza alla corrosione. Non è adatto a temperature superiori a 300 gradi ed è comunemente utilizzato per piattaforme offshore, pale di turbine, nuclei di valvole, sedi di valvole, manicotti e steli di valvole.
Serie 300 - Acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel:
301: Offre buona duttilità, adatto alla formatura di prodotti e può indurire rapidamente attraverso la lavorazione meccanica. Ha una migliore resistenza all'usura e alla fatica rispetto all'acciaio inossidabile 304.
302: Essenzialmente una variante del 304 con un contenuto di carbonio più elevato, che ottiene una resistenza maggiore attraverso la laminazione a freddo.
302B: Contiene una maggiore quantità di silicio per una maggiore resistenza all'ossidazione alle alte temperature.
303 e 303Se: Acciai inossidabili contenenti rispettivamente zolfo e selenio, progettati per una facile lavorazione ed elevata brillantezza superficiale. L'acciaio inossidabile 303Se viene utilizzato anche in applicazioni che richiedono la ricalcatura a caldo.
304N: Contiene azoto per aumentare la forza.
305 e 384: Hanno un contenuto di nichel più elevato con un basso tasso di incrudimento, adatti per applicazioni di formatura a freddo elevate.
308: Utilizzato nelle bacchette per saldatura.
