Metallurgia

ACCIAI INOSSIDABILI FERRITICI

Tra gli acciai ferritici più importanti troviamo:

• AISI 405: è il più economico. Ha una percentuale di cromo bassa rispetto a quella necessaria per avere un acciaio inossidabile, però compensata dalla presenza di Mn, che garantisce una buona resistenza a corrosione (Mn meno costoso del Cr).
• AISI 430: migliore compromesso tra costi e proprietà meccaniche quindi il più versatile.
• AISI 446: migliore acciaio tra quelli ferritici e con tenore di Cr più alto tra tutti gli acciai inossidabili (il più costoso).

TRATTAMENTI TERMICI

La resistenza degli acciai a struttura ferritica è data da (dimensione media del grano), quindi è possibile aumentare la resistenza andando a diminuire la grandezza dei grani.

Il trattamento fatto sugli acciai ferritici per ridurre la grandezza dei grani è il processo di RICOTTURA DI CRISTALLIZZAZIONE che consiste nel riscaldamento del pezzo a temperature tra...

i650-830°C per 1/2 ore. Questi acciai si prestano bene ad alte temperature (es AISI 446 fino a 1150°C), ed è per questo motivo poiché sono i migliori in ambiti petrolchimici. A basse temperature sono inutilizzabili.

AMBIENTI CORROSIVI

La resistenza a corrosione degli acciai non dipende solo dagli elementi in lega ma dipende anche dall'ambiente dove è utilizzato, poiché a seconda della luogo saranno presenti agenti corrosivi differenti.

In generale definiamo tre ambienti differenti:

• INDUSTRIALE: presenza di agenti corrosivi derivanti dalla raffinazione di petrolio
• MARINO: presenza di ioni cromo, iodio o sali
• RURALE: presenza ioni ferro (PH=1,5) derivanti dai concimi

Gli acciai Martensitici vanno bene per tutti i tre ambienti sopra descritti. Gli acciai ferritici sono i migliori per gli ambiti industriali poiché hanno durata elevata; esempio di utilizzo sono le raffinerie che devono avere una durata di 30 anni, gli acciai impiegati in esse (es.

(AISI 446) hannouna durata maggiore dello stabilimento.

ACCIAI INOSSIDABILI AUSTENITICI

Gli acciai Austenitici sono prevalentemente composti da una % di Carbonio bassa, Ni e Cr.

Acciai austenitici più importanti :

• AISI 303,304,304L = acciai ad uso alimentare, hanno struttura batterio statica di tipo C.F.C cheno permette la moltiplicazione dei batteri provenienti dal cibo. Sono commercializzati tutticome acciai CrNi 18-10 ma in realtà hanno resistenze a corrosione ben diverse. il 304L (L = low,poco carbonio) è il migliore tra questi perché ha poco carbonio e quindi non si ha laformazione di carburi di cromo. questi acciai sono utilizzati per pentole, forchette …
• AISI 316,316L = Migliori acciai tra tutti quelli inossidabili
• AISI 347 = Si prestano bene per ambienti marini

Questi acciai vanno bene Per tutte le temperature.

Se andiamo a mettere a confronto la resistenza a snervamento degli acciai inossidabili vediamoche si raggiunge un massimo di 600 MPa per

quelli martensitici ed un minimo di 300 MPa per iferritici. La resistenza di un acciaio martensitico è paragoneabile a quella di un acciaio dabonifica di qualità media, per questo motivo non apprezziamo gli acciai inossidabili per le loro proprietà meccaniche ma solo per la resistenza a corrosione.

Acciai inossidabili austenitici al Mn

Questi acciai a differenza degli altri resistono ad usura, questo per la presenza di Manganese in lega che è sostituito al Ni (prezzo più alto risp al Mn). La destinazione d'uso di questi acciai sono gli ambienti rurali.

Acciai inossidabili austenitici all'azoto

In questi acciai vi è l'aggiunta di azoto per migliorare la durezza, la resistenza meccanica a snervamento e rottura. Sono apprezzati questi acciai perché si riesce ad avere una resistenza meccanica simile a quelli inossidabili martensitici mantenendo le proprietà di quelli austenitici. Questi acciai sono costosi per il costo del

importanti sono L'AISI 630 e 632.

ACCIAI INOSSIDABILI BIFASICI (DUPLEX)

Sono acciai a struttura bifasica che può essere di tipo:

• austenitica/ferritica: i più utilizzati
• austenitica/martensitica
• ferritica/martensitica

La proporzione in cui si trovano queste strutture sono 40/60, 50/50. Questi acciai si possono riconoscere se compare la cifra 2 davanti a numeri a tre cifre (es. ferralium 255). Il campo di applicazione più alto per gli acciai austentici/ferritici sono i giunti di saldatura ma possono essere usati anche in ambiti petrolchimici e marini.

SALDATURA DEGLI ACCIAI INOSSIDABILI

Possiamo descrivere il comportamento di due metalli saldati tra di loro andando a definire delle zone limitrofe al giunto di saldatura che si dividono in funzione della reazione da parte del materiale alla saldatura.

Possiamo definire tre zone:

1. FUSIONE: Punto in cui fondo il materiale per saldare. Devo considerare il ritiro del materiale a seguito della solidificazione perciò

diminuzione delle proprietà meccaniche

Provvedimenti:

• ricottura della ZTA tra i 750-800°C (procedimento poco attuabile per lo stesso motivo dei martensitici)
• materiale d'apporto austenitico o ferritico (non si usa materiale bifase perché se saldo con uno austenitico ottengo cordone bifase mentre se uso ferritico riesco a risolvere comunque il problema generato dalla saldatura)
• saldatura con acciai ferritici al Ti o Nb (Es AISI 436, al posto di Nb si trova Cb che ha la stessa funzione)

SALDATURA DI ACCIAI ASUTENITICI

Sono i migliori acciai su cui saldare, l'unico accorgimento e quello di evitare la presenza di elementi in lega come fosforo e zolfo.

In tutti gli acciai inossidabili il problema è la formazione di carburi di cromo perché come possiamo vedere dallo schema nell'intorno dei carburi la % di cromo cala sotto il 12% ciò porta alla corrosione del materiale a partire da quei punti.

Una volta innescata la corrosione essa è

irreversibile. Dobbiamo evitare la formazione di carburi di cromo e lasciarlo libero nella matrice poiché una volta graffiato l'acciaio formerà Cr O a contatto con O2 3 2. L'ossido di cromo permette la formazione di uno strato superficiale (passivazione) che protegge il materiale dalla corrosione. Per questo motivo gli acciai inossidabili non potranno mai essere usati in ambienti privi di O perché si corroderebbero se a contatto con agenti corrosivi. Ad esempio in impieghi aerospaziali non saranno mai utilizzati o anche in costruzioni navali.

ACCIAI HADFIELD

Sono acciai composti da C tra 1.1-1.4 %, dal 13% di Mn e Si < 0,07 %. Questi acciai sono importanti per la loro duttilità che come vediamo dal grafico varia in funzione delle temperature. In particolare vediamo che per certe temperature l'acciaio riesce a rimanere duttile per ore mentre per altre diventa fragile subito.

Il vantaggio di questo comportamento è che possiamo lavorarlo, ovvero

sollecitarlo meccanicamente (es. foratura) a certe temperature rimandando sempre duttile. Ad esempio se proviamo a forare a 300°C il materiale sarà duttile per 1000 h perciò non si forerà mai. Campi di applicazioni di questi acciai sono ad esempio gli elmetti e le casseforti.

Data Materia Autore 17-05-18 Metallurgia Denis Zulli

Titolo

Acciai per utilizzo in campo navale e automobilistico

Acciai per utilizzo in campo navale

Gli acciai generalmente utilizzati in campo navale, vengono usati principalmente per la realizzazione di scafi navali, solitamente utilizzati per alloggiare al loro interno oggetti vari, o eventualmente di strutture di rinforzo situate nella parte interna degli scafi stessi. Tipicamente questi acciai vengono lavorati tramite un processo di formatura plastica, in particolare di laminazione/estrusione a caldo, tramite uno stampo avente un’apertura corrispondente al laminato che si vuole ottenere, per ottenere dei laminati di un determinato spessore.

(dipendente dalle caratteristiche che lo scafo deve possedere,e quindi dalle sue applicazioni specifiche), che vengono successivamente saldati per sopportare undeterminato carico statico a cui deve essere sottoposto lo scafo.

Fenomeni corrosivi

È importante sapere che soltanto un certo numero di acciai brevettati, catalogati e autorizzati dadeterminati enti assicuratori e certificatori (ad es. Norske Veritas o Lloyds tedesca) possono essereutilizzati per impieghi in ambito navale, poiché essi, essendo continuamente a contatto con unambiente potenzialmente corrosivo come l’acqua marina, dovranno possedere determinatecaratteristiche, tali non permetterne la corrosione, che in questi casi avviene per esfoliazione, cioèperdita di materiale attraverso una “sfogliatura” della superficie, a causa dell’allungamento dei grani.