Gli Acciai Inossidabili

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1 Gli Acciai Inossidabili Bibliografia: Metals Handbook, vol. 1, IX ed. Gli acciai inossidabili G. Di Caprio Bib. Tec. Hoepli UNI-Euronorm Inossidabile? La resistenza alla corrosione degli acciai è funzione della composizione chimica (principalmente tenore di cromo), della temperature e delle caratteristiche aggressive dell ambiente. Penetrazione media [µm] industriale semirurale marino moderato marino severo Contenuto di cromo [%] 1

2 Tipologie Austenitici - al Cr-Ni - al Cr-Mn-Ni Ferritici - con Cr (10,5 20%) + C (max. 0,08%) + (Mo e Ni) Martensitici - al cromo (11 18%) + C (0,08 1,2%) + Ni (max. 2,5%) Bifasici - Cr (18 28%) + Ni (4 6%) + Mo (1,5 3%) Indurenti per precipitazione - Cr e Ni + altri elementi (Mo, Cu, Ti, Al, N, P, V, Nb, Ta) Diagramma di stato Fe-Cr Il cromo è un elemento alfogeno (stabilizza la fase alfa). Chiude la fase γ con circa il 13 %. In casi particolari, con elevati tenori di Cr, si può formare la fase σ. 2

3 Diagramma di stato Fe-Ni Il nichel è un elemento austenitizzante. Con tenori di Ni superiori all 8 % si può evitare di ottenere ferrite a temperatura ambiente. Diagramma di stato Fe-Cr-C Sezioni al 12 e 18% di Cr del diagramma ternario Fe-Cr-C. Le due immagini riportate evidenziano il campo di esistenza della soluzione solida austenitica. Aumentando il tenore di Cr diminuisce il campo di esistenza di tale soluzione solida. 3

4 Inox Austenitici Capostide della famiglia e principali derivati, formulati per migliorare alcune caratteristiche. Nota: le proprietà citate migliorano, salvo indicazione contraria. Inox Ferritici Nota: le proprietà citate migliorano, salvo indicazione contraria. Capostide della famiglia e i principali derivati, prodotti per migliorare alcune caratteristiche. 4

5 Inox Martensitici Nota: le proprietà citate migliorano, salvo indicazione contraria. Capostide della famiglia e i principali derivati, prodotti per migliorare alcune caratteristiche. Diagramma di Schaeffler 5

6 . e di De Long Modifica del diagramma di Schaeffler per tenere conto dell influenza dell azoto. Trattamenti termici Vengono effettuati gli usuali trattamenti termici di ricottura completa e di officina, prevedibili per tutti gli acciai. Inoltre sono effettuati dei trattamenti specifici, che dipendono dal tipo di acciaio considerato. Martensitici Austenitici Ferritici tempra e rinvenimento tempra di solubilizzazione ricristallizzazione Indurenti per prec.tempra di solubilizzazione ed invecchiamento Austeno-ferritici in funzione delle caratteristiche volute 6

7 Diagrammi CCT Acciaio: AISI 410 Acciaio: AISI 420 Microstruttura Martensitici La scelta delle temperatura di tempra condiziona la quantità di carburi sciolti nella matrice austenitica (vedere immagini a lato) e le conseguenti caratteristiche meccaniche ottenibili. 7

8 Temperatura di tempra Andamento della durezza in funzione delle temperature di tempra, per alcuni acciai inossidabili martensitici. Rinvenimento Caratteristiche meccaniche di inox martensitici in funzione della temperatura di rinvenimento. I differenti materiali si riferiscono a tenori crescenti di Ni. 8

9 Rinvenimento Influenza del tempo e della temperatura sulle caratteristiche di durezza ottenibili in seguito a rinvenimento dell acciaio inossidabile martensitico del tipo AISI 410, temprato in olio da 980 C. Malattia di Krupp Il diagramma, riferito a un acciaio AISI 410, mostra come la velocità di corrosione (espressa in mm/anno) raggiunge valori elevati nell intervallo di rinvenimento critico di circa C mentre si mantiene a valori minimi per le temperature più basse del limite inferiore. L esperienza, alle varie temperature di rinvenimento, è stata condotta, per meglio evidenziare il fenomeno corrosivo, in soluzione al 10% di acido acetico bollente per una durata di 50 ore. I valori di velocità di corrosione annua risultano pertanto molto elevati (inaccettabili). 9

10 Fragilità a rinvenimento La velocità di raffreddamento dopo rinvenimento influenza notevolmente le caratteristiche di resilienza degli inox martensitici. Qui sono riportate due curve di materiali raffreddati lentamente (fragilizzato) e velocemente (non fragilizzato). Sensibilizzazione Andamento del fenomeno di precipitazione dei carburi di cromo in funzione delle percentuali di carbonio contenute in acciai austenitici del tipo AISI 304 e AISI 304L. 10

DEFINIZIONE Leghe ferro-cromo o ferro-cromo-nichel la cui caratteristica principale è la resistenza alla corrosione, dovuta alla proprietà di passivarsi in condizioni ossidanti. 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

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