Tipologie di acciaio inossidabile
L’acciaio inossidabile si suddivide in numerose categorie a seconda degli usi finali, in base alla composizione chimica e alle proprietà metallurgiche.
Si contano numerosi tipi di acciai inossidabili ma sono quattro le principali famiglie raggruppate a seconda della loro microstruttura:
Acciai inossidabili ferritici
Gli acciai inossidabili ferritici sono acciai inossidabili in cui il principale elemento aggiunto in lega è il cromo, variabile dall’11% al 30% circa.
All’interno di questo campo, infatti, si osserva dal diagramma di stato ferro-cromo, che la lega ottenuta dalla temperatura ambiente a quella di fusione rimane sempre in fase ferritica.
Questi acciai hanno buona resistenza meccanica e moderata resistenza alla corrosione.
Hanno grano cristallino a reticolo cubico a corpo centrato come gli acciai al carbonio, ma le caratteristiche meccaniche non possono essere incrementate per mezzo di trattamenti termici.
Il tenore di carbonio è minore rispetto agli acciai inossidabili martensitici.
Un tipo particolarmente resistente al calore contiene il 26% di cromo.
Altri elementi presenti sono il molibdeno, l’alluminio per aumentare la resistenza all’ossidazione a caldo, lo zolfo per facilitare la lavorabilità.
Gli acciai inossidabili ferritici hanno una moderata resistenza alla corrosione, che aumenta con la percentuale di cromo e con l’introduzione in lega del molibdeno, sono magnetizzabili, non sono suscettibili di tempra e devono necessariamente essere sottoposti alla ricottura; la saldabilità è scarsa, in quanto il materiale che viene surriscaldato subisce l’ingrossamento del grano cristallino.
Acciai inossidabili austenitici
Gli acciai inossidabili austenitici sono gli acciai inossidabili fra più comuni.
Hanno un tenore di carbonio inferiore allo 0,1%,cromo compreso tra il 18% e il 25% e nichel dall’8% al 20%.
Il nichel ne estende il campo austenitico, ossia stabilizza la struttura cristallina tipica delle alte temperature fino a condizioni prossime a quelle normali.
La struttura austenitica, in realtà, si conserva in condizioni metastabili a temperatura ambiente, e tale struttura si mantiene per tempi indefiniti, in quanto lo sviluppo completo della forma stabile, perlite, è estremamente lento.
Acciai inossidabili martensitici
Gli acciai inossidabili martensitici sono leghe al cromo, variano dall’11 al 18% circa, con carbonio relativamente elevato, fino a 1,1%, contengono piccole quantità di altri elementi.
I tipici elementi presenti in questi acciai sono: manganese, silicio, cromo e molibdeno; può essere aggiunto zolfo per migliorarne la lavorabilità con macchine per asportazione di truciolo, con parziale discapito comunque delle caratteristiche meccaniche.
L’acciaio inossidabile martensitico ha caratteristiche meccaniche molto elevate ed è ben lavorabile alle macchine, è l’unico acciaio inossidabile che può essere sottoposto a tempra, trattamento termico atto ad aumentarne le proprietà meccaniche, come carico di rottura, carico di snervamento, durezza.
L’acciaio inossidabile martensitico è autotemprante, ma per semplice raffreddamento dalla temperatura di formatura a caldo alla temperatura ambiente si sviluppa una struttura cristallina deformata, con forti tensioni residue e conseguente infragilimento.
Acciai inossidabili bifasici austeno-ferritici o Duplex
Gli acciai inossidabili bifasici austeno-ferritici, detti anche duplex, presentano una struttura a grani cristallini misti di austenite e di ferrite.
Si tratta di acciai dalla microstruttura ibrida: il tenore di cromo va dal 18% al 32% e tende a stabilizzare la microstruttura ferritica, quello di nichel dal 4,5% al 7% risulta in quantità insufficienti per determinare una struttura microcristallina totalmente austenitica, che quindi rimane in parte ferritica.
Quasi tutte le sue varianti contengono fra il 2,5% e il 4% di molibdeno.
Esistono inoltre forme di Duplex, chiamati “poveri” che non contengono molibdeno e hanno tenori di nickel minori del 4,5%.
Le proprietà fondamentali sono:
1. Struttura microcristallina peculiare nota come duplex che conferisce più resistenza alle rotture per tensocorrosione.
2. Maggior grado di passivazione per il più alto tenore di cromo (e la presenza del molibdeno) e quindi miglior resistenza alla corrosione puntiforme rispetto agli acciai inossidabili austenitici.
3. Saldabilità e forgiabilità buone.
4. Alta resistenza a trazione e allo snervamento.
