Acciai inossidabili Stainless steels Rostfreie Edelstähl On CD-ROM Domenico Surpi
INDICE Nozioni DI BASE...5 Ferritici...6 MARtENSITICI...8 Austenitici... 13 Fusione e produzione... 21 Elementi chimici... 24 Lavorazioni e Finiture superficiali... 27 Laminazione a freddo... 31 Finiture superficiali... 32 Finiture dei semilavorati... 33 Lavorazioni a freddo... 34 Saldatura... 36 Trattamenti Termici... 38 Trattamenti superficiali... 48 PASSIVAZIONE... 51 Corrosione... 52 Manutenzione delle superfici... 56 stoccaggio... 58 Formule empiriche... 59 Curve di transizione... 60 Tabella di comparazione... 61 Elementi di fissaggio... 62 NORME DI RIFERIMENTO... 64
Nozioni DI BASE Gli inossidabili sono acciai con elevata percentuale di cromo messi a punto per contrastare le diverse forme di corrosione. Questi metalli e leghe hanno la particolare proprietà di resistere all attacco sia per via secca, all aria o ad alta temperatura, sia per via umida. Si usa distinguere la corrosione a secco (chiamata corrosione ad alta temperatura od ossidazione) dalla corrosione a umido che si osserva in ambienti liquidi o atmosferici. In linea generale si può affermare che la resistenza alla corrosione a caldo degli acciai inossidabili è legata alla formazione, e al successivo mantenimento in loco, di uno strato fine, compatto e aderente di ossido protettivo, il quale fa da barriera e impedisce un ulteriore attacco del materiale base. Il processo di corrosione a umido è invece di tipo elettrochimico e la resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili è dovuta alla formazione di uno strato superficiale passivato che necessita, per instaurarsi, di almeno un contenuto di cromo del 10,5%. Per ogni tipo di acciaio inossidabile questo film deve essere continuo e aderente alla superficie, non poroso e insolubile, in grado di riformarsi una volta lesionato se riesposto all aria o all azione di ambienti ossidanti. D estrema importanza sono pure le strutture di questi materiali metallici, tanto che proprio in base a esse vengono classificati in acciai: ferritici, martensitici, austenitici, austeno-ferritici e indurenti per precipitazione. Evoluzione delle leghe ferrose Ferro Fe Ghise grigie, bianche, malleabili, sferoidali, legate carbonio min. 2% Acciai Legati Cr, Mo, Ni, V, W... Acciai carbonio < 2% Acciai Non Legati e Microlegati strutturali, dual phase, trip... Duplex e indurenti per precipitazione Acciai Inossidabili Super Leghe hastelloy, incoloy, inconel, monel, udimar In via di sviluppo materiali compositi, liquid-metal, leghe a memoria di forma Acciai Austenitici Fe + Cr +Ni C% 0.03-0.10 Cr% 16.0-20.0 Ni% 8.0-13.0 Acciai Ferritici Fe + Cr C% 0.03-0.08 Cr% 16.0-19.0 Acciai Martensitici Fe + Cr C% 0.06-1.20 Cr% 11.5-19.0 I valori di C - Cr - Ni degli acciai inossidabili sono riferiti ai tipi contemplati nel presente catalogo 5
Ferritici Non posseggono i punti critici e tale struttura è garantita da un alta percentuale di cromo e basso carbonio. Lo stato di impiego è pertanto quello che si ottiene dopo ricottura di ricristallizzazione. La struttura di quest acciaio è ferritica, a qualsiasi temperatura venga riscaldato il materiale. Dopo la lavorazione a caldo, si può anche eseguire il raffreddamento in aria, poiché non indurisce e non c è grave pericolo di tensioni. La formatura a caldo va terminata a 850-900 C perché a circa 1150 C può esserci il rischio di ingrossare il grano e nessun trattamento termico potrebbe rigenerarlo. Per rimediare il danno, si dovrebbe deformare a freddo per frantumare il grano e sottoporre il materiale a un trattamento termico di ricristallizzazione. Il rapporto calibrato di Cr/C fa in modo che il materiale non presenti alcun punto di trasformazione: nessun trattamento termico può modificare le proprietà meccaniche e fisiche. Elementi caratterizzanti: C 0,03-0,8 / Cr 16-19 resistenza alla corrosione che da moderata cresce a buona con l aumentare del tenore di cromo buona resistenza alla corrosione sotto tensione resistenza a caldo fino a 1175 C e alla scagliatura fino a 750-800 C caratteristiche meccaniche limitate, non innalzabili con trattamenti termici e scarsamente aumentabili con incrudimento a freddo; questo incrudimento risulta inferiore rispetto a quello che possono assumere gli austenitici brusco abbassamento della tenacità (resilienze Kv) a temperature vicine a zero C e sotto zero buona resistenza all usura buona formabilità a freddo mediocre predisposizione alla saldatura che può creare infragilimento da tensioni L elevata permeabilità magnetica li classifica come ferromagnetici. I tipi a lavorabilità migliorata hanno una resistenza alla corrosione ridotta rispetto agli stessi acciai di origine. Presentano una notevole predisposizione all infragilimento, anche a permanenze brevi, a temperatura fra 400 e 600 C; questo fenomeno può essere attenuato con l aggiunta di alcuni elementi stabilizzanti in fase di colata. Acciai del catalogo: Acciaio 1.4016 EN X6Cr17 AISI 430 Non adatto al trattamento termico di tempra. Facilmente deformabile a freddo per innalzare i valori di durezza, rottura e snervamento. Per spessori oltre i 3 mm si raccomanda di preriscaldare il materiale a 100-300 C prima della trafilatura o laminazione a freddo. Lo stato di impiego per particolari poco sollecitati è normalmente allo stato ricotto con struttura ferritica a qualsiasi temperatura venga sottoposto. 6
La rettifica e un accurata lucidatura aiutano a innalzare la resistenza alla corrosione. Consigliato per impieghi ad alte temperature e sconsigliato per ambienti con temperature inferiori a 0 C perché infragilisce. Impiego: posaterie, elettrodomestici (es. lavelli e cestelli per lavatrici e lavastoviglie), industria petrolchimica e dei detersivi, rifiniture settore automobilistico, marmitte di scarico, contenitori per benzina, impianti per la produzione di acido nitrico e utensili da cucina, sensori magnetici, elettroiniettori, contenitori per carburanti, camere di combustione diesel, riscaldatori, cerniere, contenitori per gelati, apparecchiature per la fissazione dell azoto, bruciatori per nafta, cappe aspirazione fumi industriali, soffiatori di fuliggine, tele metalliche, valvole elettromagnetiche, tubazioni igienico sanitarie, bulloni e viti. I prodotti piani sono usati per: coperture, gronde, pluviali, scossaline, elementi portanti per coperture, rivestimenti per ascensori, canaline per climatizzazione; negli impianti dell energia alternativa come conformazione dei pannelli solari e moduli fotovoltaici; l ottima predisposizione alla lucidatura lo rende idoneo nelle applicazioni decorative interne. Acciaio 1.4105 EN X6CrMoS17 AISI 430FMo Non adatto al trattamento termico di tempra. Considerato l alto contenuto di zolfo è adatto alla lavorazione con macchine automatiche. Per contrastare la leggera diminuzione di resistenza alla corrosione, dovuta all aggiunta di zolfo e all inclusioni di solfuri, è inserita una percentuale calibrata di molibdeno. Buona resistenza alla tensocorrosione. Impiego: industria acido nitrico, petrolifero, architettura, decorazioni, automobilistico, bulloneria, freni magnetici, termometri bimetallici (registratori di temperatura-umidità), viteria, bruciatori per nafta, utensili da cucina, valvole elettromagnetiche, componenti sanitari, iniettori, mobilio, industria mineraria e agricoltura, componenti di interramento, rotori del magnete, elettrovalvole a solenoide, regolatori di temperatura. Scarsa resistenza alla corrosione intergranulare. Non consigliato per recipienti in pressione. Acciaio 1.4106 MOD X2CrMoSiS18-2-1 Acciaio a lavorabilità migliorata non adatto al trattamento termico di tempra. La resistenza alla corrosione è diminuita dall alta percentuale di zolfo. L alta percentuale di molibdeno è in grado comunque di conferire ottima resistenza alla corrosione in presenza di acidi e cloruri. La particolare composizione chimica permette di ottimizzare le sue caratteristiche magnetiche; la presenza del silicio procura alta permeabilità magnetica e consistente resistività elettrica. Impiego: elettrovalvole per ambienti corrosivi, pistoni, componenti di messa a terra, schermature, recipienti in pressione per alte temperature in ambienti corrosivi, nuclei magnetici dei trasformatori, poli della dinamo, regolatori di flusso, relais, parti di forni industriali e domestici. 7
Martensitici Sono così denominati perché sono i soli tra gli acciai inossidabili a possedere i punti critici (Ac 1, Ac 3 ) e quindi, dopo tempra, ad assumere la struttura martensitica. La presenza del cromo, determina un forte spostamento delle curve isotermiche e anisotermiche verso destra, pertanto la struttura viene ottenuta anche con raffreddamento in aria. Come negli acciai da bonifica, le migliori proprietà si ottengono dopo tempra e rinvenimento; particolare attenzione però deve essere posta a quest ultimo trattamento per la precipitazione dei carburi di cromo che possono alterare la resistenza alla corrosione. Per gli acciai martensitici è da evitare l impiego allo stato ricotto. Elementi caratterizzanti: C 0,06-1,20 / Cr 11,5-19 moderata resistenza alla corrosione: la semplice esposizione all atmosfera urbana industriale può danneggiare il materiale buona resistenza all usura modesta tenacità in particolar modo a temperatura sotto zero C mediocre attitudine alla saldatura Una lucidatura accurata (a specchio) favorisce la resistenza alla corrosione. L elevata permeabilità magnetica li classifica come ferromagnetici. I tipi a lavorabilità migliorata hanno una resistenza alla corrosione ridotta rispetto agli stessi acciai di origine. Acciai del catalogo: Acciaio 1.4005 EN X12CrS13 AISI 416 Lo stato di impiego è normalmente quello di bonificato che innalza le caratteristiche meccaniche e la resistenza alla corrosione. Acciaio a basso carbonio e con aggiunta di zolfo per migliorare la lavorabilità. La saldatura è sconsigliata: nel caso fosse indispensabile, procedere con preriscaldo e distensione finale. La tempra e il rinvenimento possono modificare le caratteristiche meccaniche in funzione delle esigenze di impiego. Impiego: turbine per la produzione di energia, valvole idrauliche, motori e pompe per acqua dolce, attrezzi sportivi, ambienti aggressivi dell industria chimica, viteria - bulloneria - chiodi, perni, viti prigioniere, steli di valvole, armamento, accessori per aerei, estintori, stampi forgiati. Non idoneo ad applicazioni sottoposte a usura o pericolo di grippaggio. Acciaio 1.4006 EN X12Cr13 AISI 410 Adatto al trattamento termico di tempra e distensione o rinvenimento. Trova impiego anche allo stato ricotto. Idoneo alla trafilatura a freddo. 8
La condizione migliore di resistenza alla corrosione si ottiene dopo tempra e distensione a 200 C e non oltre i 430 C. Rinvenimenti effettuati a temperature fra 430 e 700 C causano perdita di resistenza alla corrosione. Le migliori caratteristiche di tenacità si ottengono con acciai rinvenuti a temperature comprese nell intervallo 600-760 C. Ottima deformabilità per lo stato di laminato a caldo ricristallizzato o ricotto, difficile su materiale precedentemente deformato a freddo sul quale si vuole eseguire una ulteriore deformazione, es. imbutitura o altro. Impiego: rivestimenti di sedi di valvole, coperchi, connettori, parti di pompe, flange e raccordi per l industria petrolifera e petrolchimica, corpi valvola, alberi, bielle, bulloneria, staffe, rubinetteria, raggi e cerchioni di cicli e moto, becchi per bruciatori a gas, battitoi per cartiere, scivoli-rivestimenti-bunker per carbone, chiavi, micrometri, parti di carabine, forbici, lanterne, turbine a vapore, tele metalliche, armadi, decorazioni interne, fondi diffusori, lavatrici, decorazioni e profili esterni, sistemi di scarico acque; nelle centrali nucleari come comandi barre controllo e valvole di sicurezza. Acciaio 1.4021 EN X20Cr13 AISI 420A Lo stato di impiego è normalmente quello bonificato. Possiede proprietà autotempranti (prende tempra raffreddando in aria). Consigliato per impieghi dove sono presenti sforzi elevati e azioni corrosive non troppo intense. Impiego: meccanismi soggetti a corrosione marina, coltelleria, strumenti chirurgici e odontoiatrici, cuscinetti dove non è possibile la protezione con grassi a potere antiruggine, turbine idrauliche e a gas, attrezzature sportive e agricole, stampi per vetro, palette per turbine, alberi di pompe, armi leggere, zanche e ancoraggi, valvole, magneti, frullatori per vegetali; attrezzature per la tempra delle molle; nelle centrali nucleari come barre di controllo. Acciaio 1.4028 EN X30Cr13 AISI 420B Raggiunge alte durezze e buona resistenza alla corrosione dopo bonifica. Autotemprante. Idoneo alla fotoincisione. Ottima resistenza alla corrosione dopo tempra e distensione a 200 C. Quando il materiale deve essere lucidato o fotoinciso è opportuno impiegare acciaio con S% 0,015 max. Impiego: fotocamere, stampi per il vetro, parti di arredo architettonico, coltelli da cucina, sedi di valvole, valvole coniche, molle, viti, strumenti chirurgici, stampi per materie plastiche, alberi per pompe, flange e raccordi. Acciaio 1.4031 EN X39Cr13 Adatto al trattamento termico di tempra e rinvenimento. Buona resistenza alla corrosione e al calore. 9
La resistenza massima alla corrosione si ottiene con tempra e distensione a basse temperature circa 180 C. La saldatura è difficoltosa e e sconsigliata: nel caso fosse indispensabile, procedere con preriscaldo a 250-300 C e a fine saldatura eseguire immediatamente ricottura a 700-750 C. Una lucidatura accurata (a specchio) migliora la resistenza alla corrosione. Quando il materiale deve essere fotoinciso è opportuno impiegare acciaio con S% 0,015 max. Impiego: lame per coltelli da hobbistica, strumenti da misura come calibri-comparatori-micrometri, stampi per materie plastiche, molle, strumenti chirurgici, rubinetteria, pompe e filtri per motori diesel, particolari soggetti a usura in presenza di acqua potabile. Acciaio 1.4034 EN X46Cr13 AISI 420C Acciaio 1.4034 DE a lavorabilità migliorata Idoneo al trattamento termico di tempra e rinvenimento. La saldatura è difficoltosa e generalmente non consigliata. Buona deformabilità allo stato laminato. La resistenza massima alla corrosione si ottiene con tempra e distensione. Buona resistenza alla corrosione e al calore. Resistente alla scagliatura fino a 650 C. Impiego: contenitori per vegetali, molle, stampi per materie plastiche, cuscinetti antifrizione, forbici e coltelli, industria meccanica, strumenti chirurgici, raschietti, particolari di pompe per motori diesel, elementi di fissaggio, sfere per valvole, settore automobilistico, elettrodomestici, strumenti di misura (es. calibri e comparatori). Acciaio 1.4035 EN X46CrS13 (AISI 420C+S) Facilmente lavorabile alle macchine automatiche grazie all aggiunta consistente di zolfo. Le caratteristiche meccaniche vengono impresse dal trattamento termico di bonifica. La presenza dello zolfo diminuisce la sua resistenza alla corrosione. La saldatura è difficoltosa a causa dell alta percentuale di zolfo ed è pertanto sconsigliata. Impiego: perni di articolazione (pivot pins), piccoli stampi materie plastiche, strumenti da taglio come lame per rasoi, coltelli da cucina, forbici, raschietti, strumenti chirurgici, viti senza fine, sedi e piste cuscinetti, valvole a spillo, ugelli. Sconsigliato per recipienti con liquidi o gas in pressione. Acciaio 1.4057 EN X17CrNi16-2 AISI 431 Normalmente impiegato allo stato bonificato per alto snervamento e ottima resistenza agli urti. La bonifica può modificare le caratteristiche meccaniche in funzione delle esigenze di impiego. Buona resistenza a fatica. Ottima deformabilità per lo stato di laminato a caldo ricotto, difficile su materiale precedentemente deformato a freddo sul quale si vuole eseguire una ulteriore deformazione, es. imbutitura o altro. 10
Ottimo comportamento in acqua di mare e nelle atmosfere saline. Normalmente non viene impiegato per applicazioni che richiedono la saldatura. Impiego: attrezzature subacquee, steli stantuffo, parti esposte ad acqua acida di miniera, costruzioni navali, bulloneria per l industrie dell amido, della carta, parti di valvole, piccoli alberi portaelica per acqua di lago, mole per il vetro, corpi di centrifughe per casearia e fermentazione, principalmente usato per dispositivi di fissaggio; nelle centrali nucleari come recipienti in pressione del reattore, nocciolo. Acciaio 1.4104 EN X14CrMoS17 AISI 430F Versione a lavorabilità migliorata dell acciaio X14CrMo17. Adatto al trattamento termico di bonifica. Buona resistenza alla media corrosione (atmosfera, acqua dolce, acido nitrico al 90% a freddo e al 10% a caldo, deboli acidi organici). L aggiunta di zolfo abbassa leggermente la resistenza alla corrosione puntiforme e interstiziale. Adatto alle lavorazioni in serie alle macchine automatiche ad alta velocità. Evitare applicazioni dove è prevista saldatura. Impiego: industria del petrolio e acido nitrico, decorazioni esterne per edilizia, sagome decorative settore auto, bulloni e viti, parti di bruciatori per nafta, posateria, tubazioni sanitarie, regolatori di temperatura, regolatori di temperatura e pressione, particolari per aeronautica. Considerato l alto contenuto di zolfo (che può causare porosità all interno del manufatto) è sconsigliato l impiego per recipienti in pressione. Acciaio 1.4112 EN X90CrMoV18 AISI 440B Possiede elevata resistenza all usura e apprezzabile indeformabilità. Con tempra e distensione raggiunge consistenti durezze. Buona resistenza in ambiente di media corrosione allo stato temprato e disteso a 300 C. Considerata l alta temprabilità va preriscaldato e disteso in fase di saldatura. Lega di non facile laminazione e trafilatura a freddo. La migliore resistenza alla corrosione si ottiene con rinvenimento a temperatura inferiore a 430 C. Impiego: utensili per la formatura dei nastri stagnati, strumenti chirurgici, cuscinetti, particolari di motori a combustione interna, contenitori per alimenti, coltelli, lame a disco per seghe a freddo, sfere temprate, magneti permanenti, particolari sottoposti a usura. Acciaio 1.4116 EN X50CrMoV15 Non facilmente saldabile in considerazione della sua auto-temprabilità. Poco adatto alla deformazione a freddo. Ottima resistenza all usura. La migliore lavorabilità all utensile si ha sul materiale ricotto con l impiego di utensili rompi-truciolo. 11
Buona resistenza all ossidazione e al calore fino a 760 C. Impiego: lame da taglio di varie forme, utensili da taglio, posateria resistente ai detergenti, stampi e matrici per resine sintetiche, ghiere per cuscinetti, sfere, parti di valvole, strumenti di misura, filiere, strumentazione odontoiatrica e chirurgica, magneti permanenti, perni di articolazione. Acciaio 1.4122 EN X39CrMo17-1 Per questo acciaio, il trattamento termico di bonifica conferisce ottima resistenza alla corrosione, all usura e alle proprietà antifrizione. La saldatura è sconsigliata: nel caso fosse indispensabile, impiegare la tecnica TIG dopo preriscaldo a 300-400 C. Impiego: componenti per compressori, bulloni, valvole per vapore acqueo, coltelli chirurgici e professionali, stampi per materie plastiche corrosive e resine sintetiche, posateria di alta qualità, parti di pompe, impianti marini, brocce, filo saldatura per riporti duri; nelle centrali nucleari come nocciolo e recipienti in pressione. Acciaio 1.4125 EN X105CrMo17 AISI 440C Adatto alla tempra e distensione per raggiungere durezze elevate. Elevata resistenza all usura. Non va impiegato a temperature di lavoro oltre 425 C perché risente dell effetto rinvenimento e diminuisce la sua resistenza alla corrosione; a 750 C si ossida sensibilmente. La saldatura è sconsigliata a causa della sua alta temprabilità: nel caso fosse indispensabile, preriscaldare a 200-150 C e a fine saldatura ricuocere a 780 C. Impiego: coltelli speciali ad alta resistenza, dischi da taglio, lame rasoi, strumenti chirurgici, cuscinetti, ugelli, parti valvole e pompe per pozzi petroliferi, separatori di fuliggine di motori diesel. 12
Austenitici La struttura austenitica, stabile a temperatura ambiente, è garantita dalla presenza contemporanea di cromo e nichel e dal basso tenore di carbonio. Gli acciai austentici sono impiegati in molteplici ambienti aggressivi, a bassa e alta temperatura di esercizio. Il trattamento termico più comune per tutti i tipi è la solubilizzazione (raffreddamento in acqua da 1050 C). Il processo di trafilatura conferisce l incrudimento desiderato, privilegiando le caratteristiche di rottura e snervamento. Al fine di agevolare questa lavorazione a freddo e di non eccedere con l incrudimento, si effettuano trattamenti di ossalatura, i quali fanno da lubrificanti tra la superficie del metallo e le filiere, rendendo minimo l attrito. La resistenza meccanica può essere innalzata anche prevedendo l aggiunta di azoto e di molibdeno. Una superficie liscia e uniforme (a bassissima rugosità) migliora notevolmente la resistenza alla corrosione. Elementi caratterizzanti: C% 0,03-0,10 / Cr% 16,0-20,0 / Ni% 8,0-13,0 la presenza del molibdeno permette elevata resistenza alla corrosione (crevice e pitting) che però può manifestarsi sotto tensione in ambienti di cloruri elevata resistenza allo scorrimento viscoso buona resistenza all usura elevata resistenza all ossidazione a caldo fino a 925 C e per i refrattari (Cr% > 20, Ni% ~ 20, Si% > 1) fino a 1150 c buona resistenza alle sollecitazioni a fatica la buona duttilità di questi acciai conferisce ottima predisposizione alla formatura a freddo buona predisposizione alla saldatura la permeabilità magnetica molto bassa, dell ordine di quella del vuoto permette la condizione di amagnetismo stabile I tipi a lavorabilità migliorata hanno una resistenza alla corrosione ridotta rispetto agli stessi acciai di origine. Si sconsigliano protezioni con vernici anche antivegetative, inutili e anzi dannose; si raccomanda appropriata pulitura, per non danneggiare lo strato passivo. In caso di danneggiamento dello strato protettivo sono consigliati opportuni decapaggi e/o passivazioni; la riformazione dello strato passivo sarà rapida ed efficace. Acciai insensibili alla rottura fragile allo stato solubilizzato; utilizzabili anche per impieghi a temperature criogeniche (-160 C). 13
Acciai del catalogo: Acciaio 1.4301 EN X5CrNi18-10 AISI 304 ~ Acciaio a lavorabilità migliorata. Nel settore degli inossidabili è il classico 18-10. Non temprabile, le caratteristiche meccaniche R e Rp 0.2 possono essere innalzate con incrudimento da trafila. Ottima tenacità alle basse temperature. Per questi impieghi, se è prevista la saldatura, usare elettrodi E308 L. Buona resistenza alla corrosione allo stato solubilizzato. Evitare riscaldi e raffreddamenti lenti nell intervallo di temperatura tra 450 e 850 C per evitare precipitazione di carburi di cromo (fenomeno di sensibilizzazione). Buona predisposizione alla saldatura e all imbutitura. Quando il contenuto di ferrite è maggiore di 1,5% ci sono rischi di rottura in fase di trafilatura. Per contrastare il problema si consiglia di tenere la percentuale di nichel al massimo di quanto previsto dalla norma al fine di avere una quantità di ferrite non oltre lo 0,5%. Impiego: industria farmaceutica, impianti per la chimica, petrolifera, tessile, tintoria, alimentare, gioielleria, molle, decorazioni architettoniche, serbatoi e industria dell auto, scambiatori di calore, valvole e ugelli, para valanghe; settore dell acqua (griglie, paratoie, prese filtri a rete e autopulenti, sedimentatori, agitatori, pompe sommerse, insufflatori per vasche di ossigenazione, convogliatori e canalette per liquami); stampaggi medi e profondi; impianti trattamento latte, formaggi, burro, succhi di frutta e distilleria; contenitori e attrezzature per la lavorazione del cacao; barriere fonoassorbenti linee ferroviarie e autostrade. I prodotti piani sono usati per: coperture, gronde, pluviali, scossaline, serramenti, elementi portanti per coperture, rivestimenti per ascensori, pannelli stradali, cancelli, recinzioni, canaline per climatizzazione, piani e griglie di calpestio, piastre per ferro da stiro; nelle centrali nucleari come flange, molle, bulloni, valvole, tubi, caldaie; negli impianti dell energia alternativa come conformazione dei pannelli e parabole solari. Non adatto a garantire la corrosione intercristallina quando è allo stato sensibilizzato (migliorabile con solubilizzazione); scarsa resistenza alla corrosione in presenza di cloruri. Acciaio 1.4305 EN X8CrNiS18-9 AISI 303 Acciaio automatico con stato di impiego normalmente solubilizzato e incrudito dalla trafilatura. Ottima tenacità alle basse temperature e buona resistenza alla corrosione in assenza di cloruri e acidi riducenti. L attacco acido crea corrosione puntiforme e interstiziale. Per le lavorazioni di tornitura possono essere impiegati i lubrificanti normalmente usati nella meccanica generale. Difficilmente saldabile se non vengono prese le opportune modalità. Diventa lievemente ferromagnetico in proporzione all incrudimento a freddo al quale è sottoposto. Impiego: viti, prigionieri, dadi, bulloni prodotti in grande serie alle macchine automatiche, raccordi, perni,tiranti, boccole, mulinelli da pesca; arredamento, elettrodomestici, trasporti, apparecchiature elettroniche. 14
Acciaio 1.4306 EN X2CrNi19-11 (304L ~) Acciaio al cromo-nichel induribile mediante deformazione a freddo, es. trafilatura e imbutitura. Insensibile alla corrosione intergranulare (intercristallina). L alto contenuto di nichel permette di ottenere un elevata tenacità alle temperature criogeniche (basse temperature). Il limite di resistenza a fatica in aria per prodotti levigati è di circa 250 N/mm 2, ridotto in presenza di ambienti corrosivi. Non idoneo a resistere alla corrosione da cloruri. Evitare impieghi a temperature oltre 550 C. Impiego: industrie della tintoria, carta, chimica, farmaceutica, alimentare, tessile, nucleare, fertilizzanti e dell acido nitrico; apparechiature saldate, serbatoi, apparecchiature criogeniche, cisterne. Acciaio 1.4307 EN X2CrNi18-9 Non temprabile; le caratteristiche meccaniche possono essere innalzate con deformazione a freddo. Allo stato solubilizzato è insensibile alla corrosione intercristallina. Solitamente fabbricato con tecnica al calcio per renderlo a lavorabilità migliorata. Si magnetizza leggermente in fase di deformazione a freddo (trafilatura o laminazione a freddo). Ottima predisposizione all imbutitura. Facilmente saldabile anche senza preriscaldo e distensione finale. Si consiglia di decapare la saldatura meccanicamente o chimicamente e poi passivarla con acido nitrico al 25%. Impiego: contenitori e attrezzature per sostanze alimentari, settore tessile, petrolifero e per impieghi criogenici (basse temperature); tramogge per carbone, serbatoi per fertilizzanti, attrezzature per la produzione di acido nitrico, contenitori per concentrato di pomodoro, schermi e tele metalliche, decorazioni architettoniche, canalizzazioni per caldareria; nelle centrali nucleari come placcature per saldatura e circuiti primari. Acciaio 1.4310 EN X10CrNi18-8 AISI 302 è uno dei più utilizzati acciai austenitici al cromo-nichel, estremamente resistente e duttile impiegato in condizioni di laminato e trafilato a freddo. Questo acciaio è una versione con carbonio leggermente più alto rispetto al tipo 1.4301 e presenta un ottima resistenza a fatica. La sua resistenza alla corrosione è un po superiore a quello del tipo AISI 301. La facile deformazione a freddo aumenta notevolmente la durezza di questo materiale ma, in fase di trafilatura va considerato un possibile incremento di magnetismo. Nella lavorazione alle macchine utensili è consigliato l uso di inserti rompi truciolo perché ha una notevole plasticità. Impiego: molle, componenti per orologi, parti di connettori, gabbie per animali, apparecchiature di cottura - per bevande - per la birra - per imbottigliamento, elementi architettonici per esterni, caldaie, cestelli per lavatrici, strumenti da cucina, gioielli, industria farmaceutica - casearia - alimentare, serbatoi per benzina. 15
Acciaio 1.4401 EN X5CrNiMo17-12-2 AISI 316 Impiegato ad alte temperature con buona resistenza alla corrosione verso svariati acidi, sali, acqua salata e reagenti chimici. L alto contenuto di molibdeno permette di utilizzarlo in ambienti riducenti e dove necessita resistenza allo scorrimento viscoso. Resiste alla corrosione localizzata (crevice e pitting) e allo stato sensibilizzato è poco sensibile a quella intercristallina. Sul materiale riscaldato in ambienti ossidanti, risulta necessario un decapaggio chimico per ottenere la massima resistenza alla corrosione. Impiego: industria chimica, alimentare, tessile della seta artificiale, industria della carta e cellulosa, campo fotografico, chirurgico, cisterne per navi, posateria, industria dei medicinali, autoveicoli, sanitari, contenitori per cibi e bevande, gronde, scambiatori di calore e parti di forni; giranti, alberi pompa e diaframmi per impianti di dissalazione; scale, ponti e passerelle; ciminiere, contenitori per addolcire l acqua, bollitori, strumenti per raffinare il mais, tini per brandy; negli impianti dell energia alternativa come pannelli parabolici solari. Acciaio 1.4404 EN X2CrNiMo17-12-2 AISI 316L Non temprabile; le caratteristiche meccaniche si possono innalzare solo con deformazione a freddo. Adatto per forti deformazioni a freddo. Buona resistenza alla corrosione intercristallina, all acqua salata e alle sostanze alimentari. Sul materiale riscaldato in ambienti ossidanti, necessario un decapaggio chimico per ottenere la massima resistenza alla corrosione. Impiego: particolari destinati ad essere saldati, industria chimica, alimentare, tessile della seta artificiale, canne fumarie e camini, carta e cellulosa, campo fotografico, chirurgico, cisterne per navi, posateria, tiranti, industria dei medicinali, autoveicoli, sanitari, contenitori per cibi e bevande, vessel per petrolchimico, parti a contatto con anidride solforosa, settore impianti di depurazione come dosatori di flocculanti e negli impianti di incenerimento, ventilatori, valvole e ugelli, maglie metalliche, scambiatori di calore; nelle centrali nucleari come generatori di calore e pompe; usato nel mercato della gioielleria e degli occhiali, anche se recenti norme sulla cessione del nichel in presenza di sudore propendono per leghe al titanio meno allergiche; nell energia alternativa del solare termico per l allestimento di serbatoi di accumulo. In presenza di parti saldate non va impiegato per temperature di esercizio maggiori di 400 C. Acciaio 1.4435 EN X2CrNiMo18-14-3 aisi 316LMo La sua struttura è completamente austenitica e dopo solubilizzazione, il contenuto di ferrite risulta inferiore allo 0,5%. Simile all acciaio 1.4404 ma con contenuto di silicio più basso e molibdeno più alto. Grazie alla sua microstruttura completamente austenitica può essere deformato a freddo senza problemi e, con il contenuto di molibdeno più alto, si possono realizzare attrezzature più resistenti di quelle allestite con l acciaio 1.4404. La struttura completamente austenitica, può però risultare sensibile al fenomeno di criccatura a caldo. Può essere saldato con la maggior parte dei processi di saldatura: TIG, Plasma, MIG, SMAW, SAW ecc. 16
adottando parametri in grado di evitare precipitazioni di carburi o nitruri e formazione di cricche. I risultati migliori per contrastare la corrosione si ottengono con superfici lucidate. Impieghi: come quelli dell acciaio 1.4404 dove è richiesta maggiore resistenza meccanica. Acciaio 1.4541 X6CrNiTi18-10 AISI 321 Spesso viene indicato anche come acciaio inossidabile refrattario. Acciaio stabilizzato con aggiunta di titanio. Resiste bene alla corrosione intergranulare. Se viene solubilizzato in ambiente ossidante è necessario decaparlo chimicamente per ottenere la massima resistenza alla corrosione. Non sensibilizzabile. Permeabilità magnetica relativa a -196 C ~ 2 µr. Acciaio molto duttile. Impiego: nei trattamenti termici per ceste, muffole, vasche, crogioli, piastre di riscaldamento, griglie, catene, ganci, rulli, pistoni, ventilatori, ugelli per bruciatori, viti e dadi; collettori ad anelli per aerei, parti di motori a reazione, involucri per boiler, rivestimenti per pile, recipienti a pressione, pannelli e porte frangi-fuoco, caldaie uso civile,collettori. La buona tenacità alle basse temperature lo rende idoneo all impiego per la fabbricazione di concimi industriali azotati. Acciaio 1.4567 EN X3CrNiCu18-9-4 (~ AISI 304Cu) Inossidabile con aggiunta di rame che stabilizza l austenite e lo rende idoneo a sopportare severe operazioni di deformazione a freddo (stampaggio, piega, trafilatura e lavorazioni all utensile). La presenza del rame migliora inoltre la resistenza alla corrosione. Adatto ad applicazioni criogeniche. Buona predisposizione alla filettatura e alla foratura contrastando il relativo incrudimento. Impiego: settore auto, industria chimica, industria del cibo e bevande, decorazioni, componenti elettronici settore navale, vigneti, ganci da parete, cavi, chiodi, tele metalliche. Acciaio 1.4570 EN X6CrNiCuS18-9-2 AISI 303K Inossidabile automatico che non modifica le sue caratteristiche meccaniche mediante tempra. L alta percentuale di zolfo può causare microcricche durante la deformazione a freddo (trafilatura, stampaggio, ecc.) Acciaio con aggiunta di zolfo e rame per incrementare la lavorabilità alle macchine utensili. L aggiunta di rame aumenta la resistenza alla corrosione causata dalla plastica. La sagoma dei pezzi deve essere semplice e mirata per evitare la ristagnazione dei prodotti corrosivi. La sensibilizzazione eseguita nell intervallo di temperature da 450 a 800 C lo espone alla corrosione intercristallina. Impiego: tutti i settori e dove sia richiesta una resistenza a corrosione maggiore rispetto all acciaio ASTM 303 base; particolari prodotti in serie su macchine automatiche ad alta velocità come perni, viti, dadi, tiranti, boccole. Acciaio 1.4571 EN X6CrNiMoTi17-12-2 AISI 316Ti Acciaio stabilizzato con titanio con buona resistenza alla corrosione: intercristallina, uniforme, localizzata, pitting/creavice. Possiede una valida resistenza alla sensibilizzazione (limitata formazione di carburi di cromo) dovuta a temperature di esercizio. Buone proprietà meccaniche a temperatura ambiente e ad alte temperature 17
con significativa resistenza al Creep. Soggetto a forte ossidazione ad alte temperature in presenza di atmosfera di aria stagnante. Ottima predisposizione allo stampaggio a freddo e alla trafilatura. Saldabile senza difficoltà. Impiego: strutture saldate, industria marittima, petrolchimica, alimentare, farmaceutica, carta e tessile; scambiatori di calore forni domestici e industriali, spire per scaldacqua. Austenitici - Ferritici (comunemente denominati duplex) Contenendo cromo, nichel, molibdeno e azoto in opportune proporzioni, hanno una struttura bifasica, formata da isole di austenite incorporate in matrice ferritica all incirca in parti uguali. Caratteristiche principali di questi acciai sono un ottima resistenza alla corrosione sotto tensione e un alto limite di snervamento. La struttura ferritica resiste meglio alla corrosione sotto sforzo e quella austenitica alla corrosione generalizzata, pertanto è facile intuire l interesse industriale verso tali acciai bifasici. Gli elementi chimici caratteristici di questa famiglia sono il Cr, il Mo (ferritizzanti) e il Ni, C, N (austenitizzanti). L azoto in percentuali dello 0,10-0,20 aumenta inoltre la stabilità della struttura austenitica in fase di trattamento termico, migliora la resistenza meccanica e la resistenza alla corrosione localizzata. Negli inossidabili bifasici esistono due intervalli critici di temperatura. Uno a 800 C (fra 600 e 950 ~) che può causare una precipitazione di carburi / nitruri e l altro a 475 C quando la ferrite può arricchirsi di cromo e, incrementando di durezza, creare fragilità. La tenacità è ridotta anche dal tenore di ossigeno e dalla presenza di fasi intermetalliche. Gli acciai duplex hanno un comportamento a fatica migliore rispetto a quelli austenitici. Questo è stato sperimentato e avvalorato dal rapporto Lf/R tra 0,5 e 0,6 per i duplex e 0,45-0,50 per gli austenitici. (Lf = limite di fatica teorico in prova di flessione rotante e R = resistenza a trazione del materiale). Questi acciai non sono adatti al trattamento termico di bonifica ma possono modificare la percentuale di struttura con la solubilizzazione, es. aumentando tale temperatura si può sviluppare una maggiore percentuale di ferrite a fine tempra. Acciaio 1.4362 EN X2CrNiN23-4 UNS 32304 Acciaio impiegato in ambienti soggetti a tensocorrosione, pitting, crevice. Ottima resistenza meccanica ottenuta con l aggiunta di azoto (N). Buona tenacità e duttilità (a metà fra gli austenitici e i ferritici). Per la deformazione a caldo adottare T ~ 0,6 T fusione, grano fine e basse velocità di riduzione. Non va impiegato per tempi prolungati a temperature superiori a 300 C perché c è il rischio di perdita di resistenza meccanica e comparsa d infragilimento. Facilmente saldabile, avendo cura di mettere in atto tutte le precauzioni atte ad evitare assorbimento di idrogeno. Un ottima finitura superficiale (lappatura con Ra 0,10-0,20 µm) ha dimostrato un sensibile incremento di resistenza alla corrosione per pitting. Impiego: recipienti in pressione,serbatoi acqua calda, viti, ventilatori, scambiatori di calore, trattamento acque reflue, coclee, miscelatori, industria della carta e cellulosa, impianti per la candeggina, industria alimentare e delle bevande, pareti frangifuoco, piattaforme offshore. 18
Acciaio 1.4462 EN X2CrNiMoN22-5-3 UNS 31803 Simile all acciaio 1.4362 ma maggiormente legato con aggiunta di molibdeno (Mo). La sua resistenza alla corrosione per pitting e crevice è uguale o superiore a quella dell acciaio AISI 317L. Ha una resistenza meccanica superiore rispetto agli austenitici. Non è immune da corrosione sotto tensione, ma resta l acciaio maggiormente impiegato nella pratica ingegneristica per resistere negli ambienti con cloruro di sodio e con acqua salmastra. Non va impiegato a temperature superiori a 340 C. La presenza del molibdeno e dell azoto possono creare difficoltà di lavorazione alle macchine utensili. Le caratteristiche meccaniche dipendono dal rapporto ferrite/austenite e la tenacità è legata al livello di ferrite. A maggior percentuale di ferrite corrisponde minor tenacità e a maggior volume percentuale di austenite corrisponde minore resistenza meccanica. Dopo deformazioni a freddo con riduzioni oltre il 10% è consigliato un trattamento termico di solubilizzazione. Come tutti i duplex, anche questo acciaio resiste bene alle temperature criogeniche (al di sotto dei -180 C). Impiego: scambiatori di calore, distillatori dell acido acetico, filtri del gas di combustione, contenitori chimici in pressione, apparecchiature industriali del gas e del petrolio. Come guida all impiego per basse temperature, degli acciai inossidabili, si può considerare la percentuale di Nichel (Ni%) presente nell analisi chimica. Con Ni ~ 9% utilizzo a -196 C, Ni ~ 3,5% utilizzo a -101 C, Ni ~ 2,25% utilizzo a -59 C. Come guida per la resistenza contro la formazione di scaglia alte temperature si puo fare riferimento al contenuto Cr-Ni. Con Cr ~ 13% utilizzo fino a 760 C, Cr ~ 18% e Ni ~ 9% utilizzo finoa 850 C, Cr ~ 25% e Ni ~ 20% utilizzo fino a 1150 C, Cr ~ 28% utilizzo fino a 1175 C. Indurenti per precipitazione Acciai più noti come PH (Precipitation Hardening). L indurimento si ottiene dopo tempra con successivi riscaldi a temperature non troppo elevate (480-600 C). La caratteristica principale è una discreta resistenza alla corrosione, accompagnata da ottime proprietà meccaniche. Gli elementi maggiormente impiegati per indurire questi acciai sono: titanio (Ti), niobio (Nb), azoto (N), alluminio (Al), rame (Cu). Anche negli indurenti per precipitazione si hanno tipi martensitici, austenitici e semiaustenitici. Considerato il costo della materia prima, la convenienza per l impiego è verso quei settori (aerospaziale e produzione di energia) dove sono richieste alta resistenza e ottimo allungamento. Es.: Il tipo martensitico17-4 PH dopo solubilizzazione e invecchiamento per un ora a 480 C: R = 1250 N/mm 2 ; A% = 13 Altre considerazioni sugli acciai inossidabili Una certa decarburazione può non essere nociva per i ferritici e gli austenitici, mentre lo è per i martensitici; un arricchimento in carbonio è dannoso per tutti. Nei trattamenti in presenza di gas, si dovranno adottare tutti gli accorgimenti necessari per evitare assorbimento di idrogeno, per il noto effetto d infragilimento. I tipi ferritici e austenitici, che data l assenza dei punti critici non sono temprabili, possono modificare con incrudimento a freddo il carico di snervamento e quello di rottura. I martensitici offrono le migliori caratteristiche meccaniche. 19
In tabella vengono riportate indicativamente delle caratteristiche a confronto per prodotti laminati Rp 0,2 Categoria R A Kv +20 C Kv -150 C Magnetico Resistenza alle alte di acciaio N/mm 2 N/mm 2 % J J temperature Duplex 1070-1270 800 13 25 si buona Austenitici 500-700 220 50 140 100 no buona Ferritici 450-650 280 22 25 si buona Martensitici 650-850 500 14 30 si media Cr% < 16 buona Cr% > 20 Scala indicativa di resistenza alla corrosione delle famiglie degli acciai inossidabili massima minima Duplex Austenitici Ferritici Martensitici Schema del rapporto lavorabilità all utensile - resistenza alla corrosione resistenza alla corrosione 304 316 316L 410 303 430 430F 416 Classificazione degli acciai inossidabili lavorabilità classificazione UNS AISI EN serie 500 S5xxxx Xxx acciai inossidabili martensitici serie 400 S4xxxx 4xx Xxx acciai inossidabili martensitici e ferritici serie 300 S3xxxx 3xx Xxx acciai inossidabili austenitici serie 200 S2xxxx acciai inossidabili austenitici La serie 200 (Cr-Mn) è principalmente impiegata nei paesi asiatici dove la tendenza è quella di sostituire il Ni con alte percentuali di Mn. Queste particolari analisi chimiche possono rendere l acciaio suscettibile alla criccatura in fase di trafilatura o stampaggio a freddo. Campi di applicazione approssimativi di alcuni materiali Intervalli di utilizzo alle alte e basse temperature 20
Fusione e produzione La scoperta dei primi materiali in grado di resistere all azione aggressiva degli acidi si rivelò nel 1821 quando vennero mescolati e fusi ossidi di ferro e cromo. Ai tempi, questa lega conteneva una percentuale di cromo attorno all 1,5 e valori di carbonio molto alti. Con l arrivo del forno Bessemer (1855), del forno Martin (1865) e del forno Martin-Siemens (1892) ebbe inizio la produzione a livello industriale degli acciai al cromo-carbonio, ha solo nel 1895 alcune acciaierie svedesi e tedesche iniziarono a produrre leghe ferrocromo e basso carbonio, perfezionate in seguito da una sempre più raffinata elettrosiderurgia. Dal 1904 al 1909 si definirono gli acciai inossidabili martensitici al 13% di cromo e gli acciai inossidabili ferritici al 17% di cromo con livelli di carbonio dallo 0,12% all 1%. Sempre nell anno 1909 vennero studiati i primi acciai austenitici costituiti da leghe ferro-cromo-nichel. Nel 1925, a tecnologie oramai sperimentate, l Italia iniziò a produrre acciai inossidabili. Processo da minerale All altoforno si ottiene la ghisa con carbonio 4-6 %; ancora allo stato fuso viene passata al convertitore al fine di ridurre il contenuto di fosforo, zolfo, carbonio, silicio e di ogni altro elemento più ossidabile del ferro. A fine defosforazione si procede all aggiunta di ferro-cromo e alla trasformazione in cromo metallico, per arrivare a un analisi chimica molto prossima a quella dell acciaio inossidabile. Il liquido viene poi affinato negli impianti AOD (processo veloce ed economico e più usato per gli inox) oppure VOD (processo per quelle acciaierie che oltre agli inox producono legati, utensili, ecc.) e tramite ossidazione, generalmente sottovuoto, si ottiene l abbassamento del carbonio fino alla percentuale desiderata. Sempre in questi ultimi forni si effettua la messa a punto dell analisi chimica e mediante l aggiunta di correttivi (Cr, Ni, Mo, Ti, Cu, ecc.) si arriva alle percentuali finali. Con l abbinamento AOD + VOD si possono ottenere acciai con tenori di carbonio anche di 0,005%. Preparazione del minerale Frantumazione - Arricchimento Essiccazione - Calcinazione - Agglomerazione Ghisa con carbonio > 4 % Minerale Carbone Fossile Produzione del coke tramite distillazione del carbone fossile Processo da minerale - ALTOFORNO Convertitore forno AOD forno VOD Processo da Rottame Rottame Selezionato Acciaio Inossidabile 21
Processo da rottame La fabbricazione dei primi acciai inossidabili utilizzano lo stesso forno elettrico degli acciai convenzionali. Dopo la fusione di rottami comuni venivano versate nel liquido le ferroleghe (ferro-cromo), portando il contenuto di cromo a una percentuale di circa 12%. La quantità di carbonio era però piuttosto alta, in parte per i tre elettrodi di grafite che rilasciavano questo elemento. Successivamente venivano utilizzati rottami di acciai inossidabili fusi ad alta temperatura con riduzione sempre da ferroleghe (ferro-silicio e ferro-cromo-slicio), attraverso la tecnica denominata metallurgia secondaria fuori forno. Questi sistemi richiedevano tempi lunghi di elaborazione e dispendio di energia elettrica fino al 1960, anno di entrata in produzione dei processi AOD e VOD. AOD = Argon - Oxygen - Decarburization (Decarburazione mediante Argon e Ossigeno). VOD = Vacuum - Oxygen - Decarburization (Decarburazione sottovuoto mediante Ossigeno). Produzione da AOD La fusione è attuata nel forno convenzionale; il liquido passa poi al convertitore all interno del quale il bagno di acciaio subisce l affinamento dell analisi chimica attraverso reazioni di ossido-riduzione. L insufflaggio di argon e ossigeno, mediante tubiere, mantiene un continuo rimescolamento del bagno e le reazioni di ossido-riduzione innalzano autonomamente la temperatura fino a circa 1650 C. La principale reazione è la decarburazione, durante la quale il carbonio in eccesso si lega con l ossigeno e altri gas inerti insufflati per formare ossido di carbonio che, espulso dal bagno, porta a ottenere tenori di carbonio nell ordine dello 0,015%. La perdita per ossidazione dell elemento cromo è contenuta dal rapporto calibrato di ossigeno e argon. Dopo aver centrato l analisi chimica, l acciaio passa alla colata continua o in lingottiera. Produzione da VOD La fusione del rottame è identica a quella praticata per l AOD con la variante che l acciaio liquido viene travasato in una siviera che a sua volta è immessa in un impianto (tank) in grado di creare un vuoto iniziale di 3 mbar per poi stabilizzarsi a 0,6 mbar (millibar). L azione del vuoto esalta la reazione di decarburazione e preserva il cromo da sovra-ossidazione. Dal fondo della siviera, attraverso setti porosi, viene immesso argon per mantenere agitato il bagno di acciaio. Dall alto, mediante una lancia, viene introdotto ossigeno che, diffondendosi sulla superficie del liquido, accelera la formazione di ossido di carbonio e permette la decarburazione, portando il carbonio fino a limiti dello 0,015%. Dopo aver raggiunto le specifiche imposizioni di carbonio si passa all aggiustamento degli altri elementi chimici come ad esempio il cromo che può essere corretto con aggiunte di ferro-cromo. Uno dei fattori economici interessanti di questo processo deriva dal fatto che la reazione di decarburazione 22
(ossidazione del carbonio) produce calore e pertanto è richiesta una minor quantità di energia elettrica per conservare le alte temperature necessarie alla procedura. L operazione successiva è quella del colaggio in lingottiera o in paniera per la colata continua. Altri processi industriali utilizzati per la produzione degli acciai inossidabili con particolari requisiti, ad es. l alta purezza, sono: VIM fabbricazione in forno a induzione sotto vuoto VAD processo spesso abbinato al VOD dove avviene un degasaggio profondo (idrogeno < 1,2 ppm) VDG degasaggio sotto vuoto con insufflazione di argon VAR rifusione in forno ad arco sotto vuoto ESR rifusione sotto scoria elettroconduttrice EBR rifusione in vuoto di un elettrodo consumabile sotto un bombardamento di elettroni Processi combinati VIM + VAR, VIM + ESR, ASLD + WIR, ecc. Schema di rifusione sotto vuoto VAR 23
Elementi chimici carbonio % cromo % nichel % Austenitici 0,015-0,15 16,0-28,0 6,0-32,0 Ferritici 0,01-0,12 10,5-30,0.. Martensitici 0,08-1,20 11,0-19,0.. Effetto degli elementi di lega sugli acciai inossidabili: Alluminio Incrementa la resistenza all ossidazione a caldo limitando la formazione di ossido (scaglia). Quando si combina con il nichel forma composti intermetallici efficaci per l indurimento per precipitazione. Azoto Negli acciai austenitici evita la formazione della ferrite delta e stabilizza l austenite. Innalza il carico di rottura R e lo snervamento Rp. Negli acciai a basso carbonio eleva il limite di snervamento. Negli acciai ferritici è indesiderato quando supera i 10 ppm. Aumenta la resistenza alla corrosione per vaiolatura. Calcio Viene aggiunto (es. nell acciaio AISI 316L) per migliorare la lavorabilità alle macchine utensili. Carbonio Il carbonio, in presenza di una percentuale di Cr superiore a 10, forma vari tipi di carburi molto utili per la resistenza meccanica a caldo, per la resistenza alla corrosione in generale e in particolare per quella intergranulare. Diminuisce la resistenza alla corrosione per vaiolatura specialmente nelle condizioni di sensibilizzazione. Cromo L acciaio acquista inossidabilità quando nella matrice esiste una soluzione solida di cromo superiore al 10,5 % che, assorbendo ossigeno, genera uno strato superficiale molto sottile in grado di passivare il metallo base e di arrestarne la corrosione. Ottimo stabilizzante della ferrite. Aumenta la resistenza alla corrosione per vaiolatura. Manganese Solitamente, negli acciai inossidabili, non supera il 2% e pertanto non viene considerato elemento di lega. Molibdeno Aggiunto negli austenitici mantiene una struttura austenitica stabile anche a temperatura ambiente. 24