Tipi di acciaio inossidabile: Una guida completa

Introduzione

Acciaio inossidabile è un materiale ampiamente utilizzato noto per le sue proprietà eccezionali come la durabilità, forza, e resistenza alla corrosione.

È utilizzato in vari settori, dall'edilizia e automobilistico ai dispositivi medici e agli elettrodomestici da cucina.

La selezione del tipo appropriato di acciaio inossidabile garantisce prestazioni e longevità ottimali in diverse applicazioni. Questa guida fornisce una panoramica approfondita dei diversi tipi di acciaio inossidabile, le loro caratteristiche, e applicazioni adatte.

1. Cos'è l'acciaio inossidabile?

L'acciaio inossidabile è una lega composta principalmente da ferro e almeno 10.5% cromo, conferendogli una caratteristica resistenza alla corrosione. L'aggiunta di cromo consente la formazione di un sottile, strato protettivo di ossido sulla superficie dell'acciaio, prevenendo ruggine e ossidazione.

Altri elementi come il nichel, molibdeno, e il manganese può anche essere aggiunto per migliorare proprietà specifiche come la resistenza, duttilità, e resistenza al calore e agli agenti chimici.

Proprietà comuni dell'acciaio inossidabile:

• ‌Resistenza alla corrosione‌: L'elemento di cromo nell'acciaio inossidabile reagisce con l'ossigeno per formare un denso strato di cromato di sodio, che riduce efficacemente la probabilità di corrosione e conferisce all'acciaio inossidabile una buona resistenza alla corrosione‌.
• ‌Resistenza al calore‌: L'acciaio inossidabile può mantenere eccellenti proprietà fisiche e meccaniche alle alte temperature, ha una buona resistenza al calore, e può mantenere buone proprietà fisiche e chimiche in ambienti a temperatura diversa‌.
• ‌Alta resistenza‌: L'acciaio inossidabile ha un'elevata resistenza e può sopportare maggiori pressioni e tensioni‌.
• ‌Sicurezza e igiene‌: L'acciaio inossidabile non contiene sostanze radioattive e non causerà alcun danno al corpo umano. È adatto per attrezzature per la produzione alimentare o linee di produzione e altri dispositivi.
• ‌Bella superficie‌: La superficie dell'acciaio inossidabile è brillante, facile da pulire, e ha bassi costi di manutenzione‌1.
• ‌Buona lavorabilità‌: L'acciaio inossidabile può essere formato e lavorato in vari modi, come la saldatura, lavorazione a freddo, lavorazione di precisione, ecc.
• ‌Riciclabilità: I materiali in acciaio inossidabile possono essere riciclati e hanno un impatto minimo sull'ambiente.
• ‌Buona elasticità e plasticità‌: I materiali in acciaio inossidabile hanno una buona elasticità e plasticità e non sono soggetti a rotture‌.

Queste caratteristiche rendono l'acciaio inossidabile ampiamente utilizzato in vari campi, come i macchinari, aviazione, industria militare, industria chimica, ecc.

2. Tipi di acciaio inossidabile

L’acciaio inossidabile si divide in cinque famiglie principali, ciascuno con microstrutture e composizioni chimiche uniche che conferiscono proprietà distinte. Comprendere queste classificazioni è fondamentale per selezionare il materiale giusto per varie applicazioni, dagli elettrodomestici da cucina ai componenti aerospaziali. Ecco uno sguardo approfondito a ciascun tipo:

1. Acciaio inossidabile austenitico

Struttura:
L'acciaio inossidabile austenitico ha una struttura cubica a facce centrate (FCC) struttura cristallina, che è stabile a temperatura ambiente. Questa struttura lo rende non magnetico e altamente duttile.

Composizione:
Questi acciai tipicamente contengono 16-26% cromo e 6-22% nichel, con alcuni gradi contenenti anche molibdeno o azoto per migliorare la resistenza alla corrosione. Basso contenuto di carbonio (solitamente inferiore a 0.1%) previene la precipitazione del carburo, che può causare corrosione intergranulare.

Proprietà:
Gli acciai inossidabili austenitici sono noti per la loro eccellente resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti acidi e ricchi di cloruro. Offrono buona formabilità e saldabilità, rendendoli adatti a forme complesse e strutture di grandi dimensioni. Tuttavia, non possono essere induriti mediante trattamento termico; Invece, sono spesso lavorati a freddo per aumentare la resistenza.

Gradi comuni:

• 304: Conosciuto anche come 18/8 acciaio inossidabile, questo è il grado più utilizzato per la sua versatilità e l'eccellente resistenza alla corrosione.
• 316: Contiene molibdeno, che fornisce una resistenza superiore alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale in ambienti marini e chimici.
• 310: Acciaio resistente alle alte temperature utilizzato nelle parti dei forni e negli scambiatori di calore.

Applicazioni:
Gli acciai inossidabili austenitici sono presenti in un'ampia gamma di prodotti, compresi i lavelli da cucina, attrezzature per la lavorazione degli alimenti, serbatoi chimici, e facciate architettoniche.

2. Acciaio inossidabile ferritico

Struttura:
L'acciaio inossidabile ferritico ha una struttura cubica a corpo centrato (BCC) struttura, simile a quello dell'acciaio al carbonio, che lo rende magnetico e meno duttile rispetto ai gradi austenitici.

Composizione:
Tipicamente contenente 10.5-30% cromo e a bassissimo tenore di carbonio (meno di 0.1%), questi acciai hanno poco o nessun nichel, rendendoli più convenienti rispetto alle varietà austenitiche.

Proprietà:
Gli acciai inossidabili ferritici offrono una buona resistenza alla corrosione e sono resistenti alla tensocorrosione. Hanno una migliore conduttività termica rispetto ai gradi austenitici ma sono meno adatti alla saldatura e alla formatura.

Gradi comuni:

• 430: Comunemente utilizzato nelle finiture automobilistiche e nei pannelli degli elettrodomestici grazie alla sua buona resistenza alla corrosione e formabilità.
• 409: Contiene un contenuto inferiore di cromo, offrendo una moderata resistenza alla corrosione, spesso utilizzato nei sistemi di scarico automobilistici.

Applicazioni:
Gli acciai inossidabili ferritici sono spesso utilizzati nelle applicazioni automobilistiche, attrezzature industriali, e finiture decorative.

3. Acciaio inossidabile martensitico

Struttura:
L'acciaio inossidabile martensitico ha una struttura tetragonale a corpo centrato (BCT) struttura. È magnetico e può essere trattato termicamente per ottenere elevata resistenza e durezza.

Composizione:
Questi acciai contengono 12-18% cromo, 0.1-1.2% carbonio, e poco o niente nichel. L'alto contenuto di carbonio consente loro di essere induriti e rinvenuti.

Proprietà:
Gli acciai inossidabili martensitici sono caratterizzati da un'elevata resistenza, durezza, e moderata resistenza alla corrosione. Possono essere trattati termicamente per ottenere un'ampia gamma di proprietà meccaniche, ma sono più fragili e meno resistenti alla corrosione rispetto ad altre famiglie di acciai inossidabili.

Gradi comuni:

• 410: Grado per uso generale che offre buona resistenza alla corrosione ed elevata resistenza meccanica.
• 420: Spesso utilizzato per le posate grazie alla sua capacità di essere lucidato fino a ottenere un'elevata lucentezza e mantenere i bordi affilati.
• 440C: L'alto contenuto di carbonio lo rende adatto per applicazioni ad alta usura.

Applicazioni:
Gli acciai inossidabili martensitici sono utilizzati nelle lame dei coltelli, strumenti chirurgici, alberi, e valvole.

4. Acciaio inossidabile duplex

Struttura:
L'acciaio inossidabile duplex ha una microstruttura mista di austenite e ferrite, tipicamente in a 50:50 rapporto. Questa struttura a doppia fase gli conferisce proprietà uniche.

Composizione:
Gli acciai duplex tipicamente contengono 18-28% cromo, 4.5-8% nichel, e fino a 5% molibdeno, a basso contenuto di carbonio. La composizione bilanciata riduce la suscettibilità alla tensocorrosione e aumenta la resistenza meccanica.

Proprietà:
Questi acciai combinano le migliori caratteristiche degli acciai austenitici e ferritici, offrendo elevata resistenza, eccellente resistenza alla corrosione, e buona saldabilità. Si comportano bene in ambienti difficili, come quelli esposti al cloruro e all'acido solforico.

Gradi comuni:

• 2205: Il grado duplex più utilizzato, noto per l'elevata robustezza e resistenza alla tensocorrosione.
• 2507: Grado super duplex che offre robustezza e resistenza alla corrosione ancora più elevate.

Applicazioni:
Gli acciai inossidabili duplex vengono utilizzati nelle lavorazioni chimiche, industrie del petrolio e del gas, applicazioni marine, e scambiatori di calore.

5. Indurimento delle precipitazioni (PH) Acciaio inossidabile

Struttura:
Gli acciai inossidabili PH hanno una microstruttura unica che consente loro di essere trattati termicamente per ottenere elevata resistenza e tenacità. Iniziano come austenitici o martensitici e subiscono un indurimento per precipitazione per formare particelle fini che aumentano la resistenza.

Composizione:
Questi acciai sono legati con elementi come l'alluminio, rame, e titanio, che formano composti intermetallici che precipitano durante il trattamento termico.

Proprietà:
Gli acciai inossidabili PH offrono una combinazione di elevata resistenza, buona resistenza alla corrosione, ed eccellenti proprietà meccaniche. Possono essere trattati termicamente a vari livelli di resistenza, rendendoli versatili per molte applicazioni esigenti.

Gradi comuni:

• 17-4 PH: Il grado PH più utilizzato, combinando elevata resistenza e moderata resistenza alla corrosione.
• 15-5 PH: Offre una maggiore tenacità 17-4 PH ed è spesso utilizzato nelle applicazioni aerospaziali.

Applicazioni:
Gli acciai inossidabili PH sono utilizzati nei componenti aerospaziali, valvole ad alte prestazioni, ingranaggi, e altre parti di ingegneria di precisione.