Acciai inossidabili Elementi di lega

Gli acciai inossidabili contengono diversi elementi di lega che sono in linea con la specifica composizione e grado. Le sezioni seguenti descrivono le aggiunte di lega e le ragioni per cui sono presenti, e una tabella riassuntiva di ogni elemento di lega.

Image Credit: /Nutthpol Kandaj

Carbonio

Carbonio e ferro sono legati insieme per formare l’acciaio. Questo processo aumenta la forza e la durezza del ferro. Il trattamento termico non è adeguato per rafforzare e indurire il ferro puro, ma quando il carbonio viene aggiunto, si realizza un’ampia gamma di forza e durezza.

Un alto contenuto di carbonio non è preferito negli acciai inossidabili ferritici e austenitici, specialmente per scopi di saldatura, a causa del rischio di precipitazione di carburi.

Manganese

L’aggiunta di manganese all’acciaio migliora le proprietà di lavorazione a caldo e aumenta la tenacità, la forza e la temprabilità. Proprio come il nichel, il manganese è un elemento che forma l’austenite ed è stato tradizionalmente usato come sostituto del nichel nella gamma AISI200 degli acciai inossidabili austenitici, per esempio l’AISI 202 come sostituto dell’AISI 304.

Cromo

Il cromo è combinato con l’acciaio per migliorarne la resistenza all’ossidazione. Quando viene aggiunto più cromo, la resistenza viene migliorata ulteriormente.

Gli acciai inossidabili hanno almeno il 10,5% di cromo (di solito 11 o 12%), che conferisce un notevole livello di resistenza alla corrosione, rispetto agli acciai con una percentuale relativamente più bassa di cromo.

La resistenza alla corrosione è attribuita alla formazione di uno strato passivo e autoriparatore di ossido di cromo sulla superficie dell’acciaio inossidabile.

Nichel

Grandi quantità di nichel – più dell’8% – vengono aggiunte agli acciai inossidabili ad alto contenuto di cromo per produrre il più importante gruppo di acciai resistenti sia al calore che alla corrosione.

Questi includono gli acciai inossidabili austenitici che sono caratterizzati da 18-8 (304/1.4301), dove la tendenza del nichel a formare austenite contribuisce all’alta resistenza e all’eccellente tenacità o forza di impatto, sia a basse che ad alte temperature. Il nichel migliora anche significativamente la resistenza alla corrosione e all’ossidazione.

Molibdeno

Quando viene mescolato con gli acciai austenitici al cromo-nichel, il molibdeno migliora la resistenza alla corrosione interstiziale e al pitting, in particolare in ambienti contenenti zolfo e cloruri.

Azoto

Similmente al nichel, l’azoto è un elemento che forma austenite e aumenta la stabilità dell’austenite degli acciai inossidabili. Quando l’azoto è mescolato agli acciai inossidabili, la resistenza allo snervamento è considerevolmente aumentata insieme ad una maggiore resistenza alla corrosione per vaiolatura.

Rame

Nell’acciaio inossidabile, il rame è spesso presente come elemento residuo. Questo elemento viene aggiunto a diverse leghe per creare caratteristiche di indurimento per precipitazione o per migliorare la resistenza alla corrosione, soprattutto in condizioni di acido solforico e acqua di mare.

Titanio

Il titanio viene spesso aggiunto per stabilizzare il carburo, in particolare quando il materiale deve essere saldato. Il titanio si fonde con il carbonio per formare carburi di titanio che sono relativamente stabili e non possono essere facilmente dissolti nell’acciaio, il che probabilmente riduce il verificarsi della corrosione intergranulare.

Quando circa 0,25 / 0.60% di titanio viene aggiunto, fa sì che il carbonio si fonda con il titanio invece che con il cromo, evitando un legame del cromo resistente alla corrosione come carburi intergranulari e la perdita associata di resistenza alla corrosione ai confini dei grani.

Negli ultimi anni, l’uso del titanio si è notevolmente ridotto a causa della capacità delle acciaierie di fornire acciai inossidabili che hanno contenuti di carbonio estremamente bassi. Tali acciai possono essere facilmente saldati senza alcuna necessità di stabilizzazione.

Fosforo

Al fine di migliorare la lavorabilità, il fosforo viene spesso aggiunto con lo zolfo. Mentre la presenza di fosforo negli acciai inossidabili austenitici aumenta la resistenza, ha un effetto negativo sulla resistenza alla corrosione e aumenta la tendenza del materiale a rompersi durante la saldatura.

Zolfo

Lo zolfo migliora la lavorabilità quando è aggiunto in piccole quantità, ma proprio come il fosforo, ha un effetto negativo sulla resistenza alla corrosione e la conseguente saldabilità.

Selenio

Il selenio è stato precedentemente impiegato come aggiunta per migliorare la lavorabilità.

Niobio/Colombio

La stabilizzazione del carbonio si ottiene aggiungendo niobio all’acciaio e funziona allo stesso modo del titanio. Inoltre, il niobio rafforza le leghe e gli acciai per un servizio a temperature più elevate.

SiIicon

Il silicio è tipicamente impiegato come agente disossidante (uccisione) nel processo di fusione dell’acciaio, e una piccola quantità di silicio è usata nella maggior parte degli acciai.

Cobalto

Quando è sottoposto alle forti radiazioni dei reattori nucleari, il cobalto diventa altamente radioattivo e quindi, tutti gli acciai inossidabili impiegati nel servizio nucleare avranno certe limitazioni di cobalto, spesso lo 0.2% al massimo.

Questa questione è importante perché una certa quantità del cobalto rimanente sarà presente nel nichel utilizzato per fare gli acciai inossidabili austenitici.

Calcio

Il calcio viene aggiunto in piccole quantità per migliorare la lavorabilità, senza avere alcun effetto negativo su altre proprietà indotte da selenio, fosforo e zolfo.

La seguente tabella mostra l’effetto degli elementi di lega sulle proprietà dell’acciaio inossidabile.

Effetto degli elementi di lega sulle proprietà dell’acciaio inossidabile

Key
√ = Benefico
X = Dannoso

Questa informazione è stata riviste e adattate da materiali forniti da Aalco – Stockista di metalli ferrosi e non ferrosi.

Per maggiori informazioni su questa fonte, visita Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Citazioni