DEFINIZIONE DI ACCIAIO INOSSIDABILE CHE COSA SONO GLI ACCIAI INOSSIDABILI

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Aureliana Raffaella Righi
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1 DEFINIZIONE DI ACCIAIO INOSSIDABILE Si definiscono come inossidabili gli acciai che, contenendo almeno il 12% in peso di Cr (cromo), risultano più resistenti di altri acciai all ossidazione e alla corrosione chimica. Infatti il Cromo, elemento facilmente ossidabile, a contatto dell ambiente ossidante (aria, acqua, soluzioni varie) forma rapidamente sulla superficie dell acciaio un film protettivo sottilissimo (pochi atomi di strato) e continuo. (= processo di passivazione). Questo sottilissimo film di ossido, se scalfito, si riforma in presenza di ossigeno, ripristinando le condizioni di resistenza chimica dell acciaio inossidabile. Da qui la fortunata dizione anglosassone stainless steel : letteralmente, acciaio senza macchia. Oltre al cromo, altri fattori che intervengono nell innalzamento della resistenza alla corrosione sono l aggiunta di altri elementi quali molibdeno, nichel, rame, e, a livello di chimica molecolare il tipo di reticolo strutturale (ad es. cubico a facce centrate negli acciai austenitici e cubico a corpo centrato negli acciai ferritici). CHE COSA SONO GLI ACCIAI INOSSIDABILI Gli acciai inossidabili sono leghe a base di ferro, cromo, carbonio ed anche altri elementi quali nichel, molibdeno, silicio, titanio. Tali leghe uniscono alle proprietà meccaniche tipiche degli acciai al carbonio, caratteristiche specifiche di resistenza alla corrosione. I principali settori di impiego degli acciai inossidabili riguardano le industrie chimica, alimentare e farmaceutica, l edilizia e l arredamento, e in generale tutti quei settori in cui siano richieste resistenza alla corrosione e qualità estetiche. Dovute, queste ultime, alla necessità di distribuire il cromo antiossidante il più uniformemente possibile sulle superfici dell acciaio: a tale fine, si effettuano in acciaieria opportune lavorazioni meccaniche e trattamenti di decapaggio che lasciano la superficie dell inossidabile quantomeno liscia e pulita se non metallicamente lucida.

2 CLASSIFICAZIONE DEGLI ACCIAI INOSSIDABILI Nell ambito della famiglia degli acciai inossidabili si possono distinguere Gli acciai FERRITICI, a struttura ferritica stabile indipendente dalla temperatura Gli acciai AUSTENITICI, a struttura austenitica stabile indipendente dalla temperatura Gli acciai MARTENSITICI, induribili con trattamento termico Ognuna di queste classi di acciaio inossidabile, suddivisibili a loro volta in tipi, è individuata da caratteristiche e proprietà chimiche, fisiche e meccaniche per le quali sono riportati di seguito valori indicativi oppure valori di minimo e massimo. Secondo EN, AISI, SAE: ferritici, al cromo: Cr= 16 30%, C< 0,1% (in certi casi fino a0,35), austenitici, al cromo nichel: Cr= 16 26%, Ni= 6 22%, C < 0,1% martensitici, al cromo: Cr=11 18%, C=0,1 0,5% (in certi casi fino a1%) Cr= cromo Ni= nichel C = carbonio

3 ACCIAI INOSSIDABILI FERRITICI (serie AISI 4xx) Sono acciai inossidabili al Cromo. Oltre a Cromo, Ferro e Carbonio, possono essere presenti, a seconda della qualità, altri elementi come Molibdeno, Zolfo, Titanio, Niobio, Azoto. La loro struttura è ferritica, vale a dire cubica a corpo centrato come gli acciai al carbonio ma non possono aumentare le caratteristiche meccaniche (durezza) tramite trattamenti termici (ad es. la tempra), per l assenza di punti critici: si eseguono piuttosto la ricristallizzazione o l incrudimento. Hanno buona resistenza meccanica e alla corrosione, una saldabilità discreta (sarebbe buona se, una volta surriscaldato, a causa del Cromo il materiale non subisse un certo ingrossamento del grano cristallino) Possono subire ricottura per distendere il materiale in caso di tensioni interne dovute a deformazioni o saldature. Questi acciai, infatti, sono particolarmente suscettibili a fenomeni di infragilimento. Vengono forniti allo stato ricotto e sono magnetici (attaccano alla calamita). I loro utilizzi spaziano dall edilizia al vasellame e alla posateria, dai componenti per elettrodomestici alle cappe aspiranti e alle strutture per macchinari nell industria alimentare, dai componenti per arredi urbani interni di grandi superfici all arredo urbano esterno in zone di basso inquinamento, ai mobili e componenti per interior design.

4 ACCIAI INOSSIDABILI AUSTENITICI (serie 3xx) Sono acciai inossidabili al Cromo-Nichel. Oltre a Cromo, Nichel, Ferro e Carbonio (in tenori molto bassi), possono essere presenti, a seconda delle qualità, altri elementi quali il rame, il molibdeno, lo zolfo, il titanio, il niobio, l azoto La loro struttura è austenitica, vale a dire cubica a facce centrate anche a temperatura ambiente. Tale struttura rende gli acciai austenitici immuni dalla transizione duttile-fragile (tipica dei ferritici), consentendo loro quindi una elevatissima tenacità fino a temperature criogeniche (vicine allo zero assoluto-elio liquidi). Non aumentano la durezza con trattamenti termici (tempra ) ma con rincrudimento. Hanno ottima resistenza alla corrosione, buona saldabilità, ottima deformabilità plastica (fucinatura, curvatura), facilità di ripulitura e ottimo coefficiente igienico Vengono forniti allo stato solubilizzato e a questo stato sono a-magnetici. Se sottoposti a lavorazioni a freddo (laminazione, imbutitura, trafilatura) incrudiscono aumentando i valori di proprietà meccaniche e sviluppano, nello stesso tempo, un certo magnetismo, specie in prossimità della saldatura. Si dividono in 3 gruppi: 1. al Cr-Ni con aggiunta di Selenio e Zolfo per facilitare le lavorazioni o di Titanio e Niobio come stabilizzanti 2. Al Cr-Ni-Mo; l aggiunta di Molibdeno conferisce resistenza alla corrosione sotto tensione e puntiforme, consentendo l impiego in ambiente di forte aggressività chimica, anche in presenza di ioni cloro. 3. Cosiddetti refrattari, con l aggiunta di Silicio per impieghi a temperature fino a 1150 C mantenendo buona inossidabilità e adeguate p roprietà meccaniche. Gli austenitici costituiscono più del 60% della produzione di inox. I loro utilizzi sono vastissimi: comprendono tutti quelli dei ferritici e in più troviamo un impiego di elezione nell industria chimica, navale, negli arredi e strutture in zone a pericolo di corrosione, nell industria alimentare ed enologica.

5 ACCIAI INOSSIDABILI MARTENSITICI ( serie 4xx ) Sono acciai inossidabili al Cromo. Oltre a Cromo, Ferro e Carbonio possono essere presenti, a seconda delle qualità, altri elementi quali Nichel, Cobalto, Selenio, Molibdeno. La loro struttura è martensitica, vale a dire a reticolo tetragonale a corpo centrato e piuttosto tensionato. Tale struttura si forma in un momento particolare del brusco raffreddamento fino a temperatura ambiente cui si sottopone il materiale dopo un innalzamento a temperatura superiore a quella di austenizzazione. In altre parole tale struttura non esiste in equilibrio (come invece per l austenite) ma può essere ottenuta solo dopo trattamento termico e raffreddamento. La fase martensitica presenta alte sia durezza che resistenza meccanica. Poiché, però, tale struttura viene tensionata dai trattamenti, presenta fragilità macroscopica e spesso alla tempra si fa seguire un trattamento di rinvenimento (detto bonifica) per ammorbidire la struttura e conferirle, oltre a durezza e resistenza, anche la tenacità. Gli acciai inossidabili martensitici, quindi, vengono forniti allo stato temprato o comunque bonificato. Sono magnetici. In quanto assai resistenti ma poco resistenti alla corrosione, il loro utilizzo d elezione è nel settore della utensileria ( strumenti chirurgici, coltelleria ), nella bulloneria e viteria, nella produzione di palette di turbine a vapore, di corpi delle valvole, di cuscinetti, nella industria estrattiva.

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