Acciai inossidabili

ACCIAI INOSSIDABILI

LEZIONE 17

Il film sulla superficie è di pochi nanometri quindi è trasparente. L’ossido di

cromo si riforma istantaneamente e quindi ripara automaticamente alcuni

piccoli danneggiamenti. Il cromo riesce a trasferire questa capacità di creare il

film di passività anche alle leghe con altri materiali metallici. L’importante è

che abbiamo almeno di 10,5% che permette di creare un film continuo. Se

nell’acciaio abbiamo carbonio si può formare carburo e sottrarre quindi cromo

alla creazione del film. Per evitare ciò ed essere sicuro possiamo aver un cromo

del 12% (a prescinde quindi dalla percentuale di carbonio). La quantità di

cromo può andare da 12% fino a valore molto alto come 28%.

Se il film non è in grado di effettuare la protezione la corrosione viaggia in

modo diverso rispetto agli altri metalli. Abbiamo la corrosione localizzata

ovvero avviene solo su una parte della superficie. Una parte si corrode mentre

l’altra funzione come parte catodica. Mentre nella corrosione generalizzata la

velocità di corrosione dipende. Se immergiamo gli acciai nell’acqua di mare

abbiamo la formazione di buchi (corrosione piccole limitati a pochi spazi che

però scavano in profondità). Se si aggiungono anche condizioni di sollecitazione

meccaniche e temperature più alte a temperatura ambiente abbiamo la

formazione anche di cricche ovvero corrosione sotto sforzo. La corrosione si

presenta come il cedimento meccanico e non come la perdita di materiale. Il

cloruro indebolisce il film di passività.

Acciai inossidabili martensitici:

Contenuto di C relativamente elevate (almeno per gli acciai inossidabili), Cr tra

11,5 e 13%, il limite inferiore determinato dalla resistenza alla corrosione e

quello superiore dalla necessità di avere completa trasformazione della

struttura in austenite. Hanno la più elevata resistenza meccanica tra gli acciai

inossidabili, unitamente ad una discreta tenacità. Hanno una discreta

saldabilità. Scarsa resistenza alla corrosione. Sono utilizzati per palette di

turbine, parti di valvole, collettori, cuscinetti, industria estrattiva, etc. Le

proprietà meccaniche vengono incrementate aumentando il tenore di carbonio,

a scapito di tenacità, duttilità e resistenza alla corrosione Possono essere

aggiunte piccole quantità di Ni e Mo per evitare la fragilità da rinvenimento.

Acciai inossidabili ferritici:

Contengono C < 0.15%, Cr = 10,5÷ 30%. Rispetto ai martensitici hanno

maggiori quantità di cromo, pertanto, una maggiore resistenza alla corrosione.

La resistenza alla corrosionecresce al crescere della % di Cr ed è in genere

inferiore agli austenitici a causa dell’inevitabile presenza di seconde fasi.

Hanno un costo inferiore rispetto agli austenitici (meno Cr e niente Ni). Migliore

carico di snervamento ma inferiore duttilità. Non possono migliorare le proprie

caratteristiche meccaniche per trattamento termico a causa dell’assenza dei

punti critici A1 e A3. Hanno scarsa deformabilità plastica e non possono essere

incruditi per aumentarne le caratteristiche meccaniche.Difficoltà nella

saldatura per:

• Fragilità

• Corrosione intergranulare

Acciai inossidabili austenitici:

C = 0.01 ÷ 0.20%, Cr = 16 ÷ 28%, Ni = 6 ÷ 37%. Il nichel garantisce la

struttura austenitica. Esistono anche acciai inossidabili austenitici al Ni-Mn-N

(serie 200) ma non sono molto diffusi. Abbiamo:

- Ottima resistenza alla corrosione

- Ottima lavorabilità a caldo e a freddo, grandi caratteristiche di duttilità

- Scarso carico di snervamento, assenza dei punti A1 e A3, quindi

impossibilità di trattamenti termici

- Possibilità di aumento delle caratteristiche meccaniche per incrudimento

- Assenza della temperatura di transizione duttile/fragile (impieghi a

temperature molto basse)

-

Acciai inossidabili duplex:

Cr = 18,5 ÷ 28%, Ni = 4,5 ÷ 6,5%, Mo = 1,5 ÷ 4%, N = 0,1 ÷ 0,3%

L’azoto migliora il bilanciamento degli elementi di lega tra le due fasi e

aumenta le caratteristiche meccaniche e la resistenza alla corrosione

localizzata. Hanno una struttura mista 50% ferrite – 50% austenite. La presenza

contemporanea delle fasi è ottenuta tramite il controllo accurato della

composizione chimica e del trattamento termico. Hanno resistenza alla

corrosione localizzata e sotto sforzo migliore e alla sensibilizzazione rispetto

agli austenitici. Buone caratteristiche meccaniche che diventano ottime per

incrudimento Difficoltà nella saldatura e nella lavorazione a caldo. I recenti

contengono azoto per migliorare le caratteristiche meccaniche e di resistenza

alla corrosione

Nell’acciaio inossidabile austenitico può deformarsi molto a freddo. Quello

ferritico non ha invece la deformabilità plastica necessaria per fare profondi

stampaggi. Se riscaldati nell’intorno di precipitazione di carburi formano una

serie di seconde fasce fragili e sono quindi difficilissimi da saldare a filo

continuo. Se abbiamo cloruri, ossigeno e T superiore a 60 gradi abbiamo

corrosione sotto sforzo per gli acciai austenitici. Per evitare questo possiamo

togliere le leghe e usare acciai duplex oppure i ferritici.

Quando i cloruri in soluzioni superano un valore critico il film di passività inizia

a cedere. Questa fase comporta una sorta di competizione tra i cloruri che

spaccano il film e l’ossigeno che lo vuole riformare. Questo finché uno degli

attacchi (rottura del film) non raggiunge una dimensione grande che si inizia a

formare il meccanismo della cella occlusa ovvero il punto dove il film ha ceduto

diventa il punto di inizio della corrosione. Il punto dove si è danneggiato il film

si corrode e la parte intorno lavora come superficie su cui avviene la reazione

catodica. Questo fenomeno prende il nome di pitting. La velocità con cui queste

celle occluse che hanno un imbocco piccolo scendono in profondità nello

spessore della lamiera è molto più veloce di quello linearizzato. Se abbiamo

cloruri l’AISI 304 non è in grado di resistere perché subisce questo fenomeno di

pitting. Il molibdeno ha l’azione di rinforzare il film di passività e contrastare la

corrosione per pitting a cloruro. Dobbiamo aggiungere un 2% di molibdeno che

va a spostare il cromo equivalente. Se vogliamo tenere la struttura austenitica

dobbiamo aumentare anche il tenore di Nichel. Questo acciaio prende il nome

di AISI 316.

PER ESAME RICORDA LE COMPOSIZIONI DEGLI ACCIAI INOSSIDABILI.

Per combattere la sensibilizzazione si fa tempra di solubilizzazione se non

dobbiamo saldare, mentre se dobbiamo saldare usiamo Gradi L o stabilizzanti.