Elenco dei tipi più comuni di acciaio inossidabile

Tra i materiali metallici più utilizzati, l'acciaio inossidabile è molto richiesto per la sua proprietà di non essere corrosivo, di essere resistente, di essere altamente durevole e di essere esteticamente gradevole. Dagli utensili da cucina alle attrezzature sanitarie, dalle industrie chimiche all'edilizia, ogni applicazione utilizza questo materiale in modo vitale.

Gradi e famiglie di acciaio inossidabile

Fondamentalmente, l'acciaio inossidabile può essere descritto come una lega a base di ferro con un contenuto minimo di cromo del 10,5%. L'elevata concentrazione di cromo consente la creazione di un sottile strato di ossido sulla superficie. Inoltre, non tutti gli acciai inossidabili sono dello stesso tipo. Piuttosto, le variazioni basate sulle leghe e sulla microstruttura danno origine a diverse famiglie di acciai inossidabili con proprietà differenti.

Gli acciai inossidabili possono essere suddivisi principalmente in base alle proprietà metallurgiche, che dipendono dalla composizione chimica dell'acciaio e dal processo di trattamento termico. I quattro tipi principali: austenitici, ferritici, martensitici e duplex, coprono la maggior parte del totale degli acciai inossidabili utilizzati a livello globale. Questi tipi di acciai offrono diverse proprietà di resistenza, durezza, saldabilità e prezzo.

La conoscenza di queste famiglie consente all'ingegnere, al progettista o all'acquirente di identificare l'acciaio inossidabile più appropriato per il compito previsto, anziché utilizzare un acciaio inossidabile unico.

Tipi comuni di acciaio inossidabile austenitico

Gliacciai inossidabili austenitici sono i più utilizzati e rappresentano ben oltre la metà della produzione totale di acciaio inossidabile nel mondo. Sono noti per l'eccellente resistenza alla corrosione, la formabilità superiore e la buona resistenza a un'ampia gamma di temperature.

Le varietà più diffuse di acciaio inossidabile austenitico sono quelle della serie 300, che comprendono sia l'acciaio inossidabile di grado 304 che quello di grado 316. Contengono cromo, nichel e, nel caso del 316, molibdeno, che fornisce protezione contro i cloruri e le sostanze chimiche aggressive.

Gli acciai inossidabili austenitici non sono magnetici quando sono ricotti e non possono essere temprati. Tuttavia, possono essere induriti attraverso la lavorazione a freddo. Grazie alla loro duttilità, gli acciai inossidabili austenitici sono molto facili da lavorare e possono essere formati, piegati o saldati. Per questo motivo, l'acciaio austenitico è molto utilizzato in applicazioni quali attrezzature per la lavorazione degli alimenti, strumenti medici, serbatoi di stoccaggio per prodotti chimici, scambiatori di calore e strutture architettoniche.

Uno dei principali vantaggi dell'acciaio inossidabile austenitico è la sua resistenza alla corrosione in vari ambienti. Tuttavia, la presenza di nichel negli acciai inossidabili austenitici ha un costo maggiore rispetto agli acciai inossidabili ferritici.

Acciaio inossidabile ferritico

Gli acciai inossidabili ferritici contengono cromo ma pochissimo, se non addirittura nulla, di nichel. La loro struttura è basata sulla ferrite, che li rende magnetici e relativamente più economici rispetto agli acciai inossidabili austenitici.

Alcuni esempi comuni di acciai inossidabili ferritici sono il 409, il 430 e il 446. Presentano una buona resistenza all'ossidazione e una moderata resistenza alla corrosione. Sebbene manchino di resistenza alla corrosione rispetto agli acciai inossidabili austenitici, sono affidabili a temperature più elevate.

L'acciaio inossidabile ferritico trova ampia applicazione nei sistemi di scarico delle automobili, negli elettrodomestici, nelle decorazioni e nei macchinari industriali. Questo tipo di acciaio vanta valori favorevoli di conducibilità termica e proprietà di bassa espansione.

Tuttavia, gli acciai inossidabili ferritici tendono ad avere una minore tenacità e saldabilità rispetto ai loro omologhi austenitici. Inoltre, tendono ad avere valori di formabilità inferiori, soprattutto quando si tratta di sezioni spesse. Questo li rende adatti quando il costo è un fattore importante, ma non sono necessari alti livelli di resistenza alla corrosione.

Acciaio inossidabile martensitico

Gli acciai inossidabili martensitici hanno un'elevata resistenza e durezza. A differenza dei tipi austenitici e ferritici, gli acciai inossidabili martensitici possono essere temprati. Pertanto, possono essere utilizzati in applicazioni che richiedono resistenza all'usura e forza.

Alcuni gradi martensitici comuni sono: 410, 420 e la serie 440. Queste serie di acciai inossidabili martensitici contengono una maggiore concentrazione di carbonio. La presenza di una maggiore quantità di carbonio rende l'acciaio inossidabile più duro e meno resistente alla corrosione.

Gli acciai inossidabili martensitici sono magnetici con bassa resistenza alla corrosione e possono essere utilizzati in condizioni di lieve corrosione. È comunemente utilizzato per applicazioni come coltelli, strumenti chirurgici, pale di turbine, parti di valvole e alberi che richiedono un'elevata forza e resistenza all'usura.

Lo svantaggio principale dell'acciaio inossidabile martensitico rispetto ad altri tipi di acciaio inossidabile è la ridotta duttilità e saldabilità. Tuttavia, i gradi martensitici sono ancora molto importanti nei rispettivi impieghi a causa della priorità delle proprietà meccaniche rispetto a quelle di resistenza alla corrosione.

Acciai inossidabili duplex

Gli acciai inossidabili duplex contengono una combinazione caratteristica delle proprietà degli acciai inossidabili austenitici e ferritici, con una microstruttura costituita da quantità quasi uguali di entrambi. La loro microstruttura unica è un fattore chiave per conferire forza, resistenza alla corrosione e resistenza alle cricche da tensocorrosione.

I tipi di duplex più comuni sono il 2205 e il 2507. In queste leghe si trovano cromati, quantità moderate di nichel e, a volte, molibdeno e azoto. Grazie a questa composizione, gli acciai duplex presentano una migliore resistenza agli ambienti aggressivi, soprattutto in presenza di cloruri.

Gli acciai duplex trovano largo impiego negli impianti di lavorazione del petrolio e del gas, negli impianti chimici, negli impianti di desalinizzazione, nelle strutture marine e nei recipienti a pressione. La maggiore resistenza consente ai progettisti di lavorare con spessori ridotti, con conseguenti vantaggi in termini di costi per le strutture più grandi.

Sebbene l'acciaio duplex offra prestazioni eccellenti, richiede un controllo più rigoroso della saldabilità e del processo di fabbricazione. Un apporto di calore indesiderato può alterare l'equilibrio di fase, con conseguenti ripercussioni sulle proprietà meccaniche e di resistenza alla corrosione.

Tabella dati: Proprietà dei diversi tipi di acciai inossidabili

Per ulteriori materiali resistenti alla corrosione, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Conclusione

L'acciaio inossidabile non è un materiale, ma piuttosto un gruppo di varie leghe che sono state progettate per diversi criteri di utilizzo. Gli acciai inossidabili austenitici dominano le applicazioni che richiedono resistenza alla corrosione e formabilità, mentre i ferritici offrono soluzioni economiche per ambienti moderati. Gli acciai inossidabili martensitici eccellono per forza e resistenza all'usura, mentre gli acciai duplex offrono un equilibrio avanzato di forza e resistenza alla corrosione per le condizioni più difficili.