Tipi di acciaio

Per acciai inossidabili si intendono quelle leghe a base di ferro, cromo e carbonio, eventualmente contenenti altri elementi come Ni, Mo, Si, ecc. la cui caratteristica principale è la resistenza alla corrosione. Tale caratteristica è dovuta alla loro proprietà di passivarsi in presenza di un ambiente ossidante (quindi anche all’aria). La passivazione consiste nella formazione di uno strato invisibile di ossido (variabile in funzione della composizione chimica dell’acciaio, del trattamento termico e del tipo di ambiente ossidante) che costituisce una barriera al proseguimento dell’ossidazione e quindi della corrosione e che, in caso asportazione, si riforma spontaneamente.

Le classi in cui si dividono:
• Acciai Austenitici
• Acciai Martensitici
• Acciai Ferritici
• Acciai Duplex / Super Duplex


ACCIAI AUSTENITICI
Sono acciai inossidabili che contengono Cr (16 - 20%), Ni (7 - 18%) ed in alcuni tipi Mo (2 - 6%) con un tenore di carbonio di solito inferiore a 0,08%; la presenza di elementi stabilizzanti, Ti per esempio, migliora ulteriormente la resistenza alla corrosione, in particolare quella intergranulare, e contemporaneamente dà una maggior resistenza ad alta temperatura.

ACCIAI MARTENSITICI
Sono acciai al solo cromo (11% - 18%) contenenti eventualmente piccole quantità di altri elementi. Caratteristica fondamentale di questi acciai è l’attitudine a migliorare le loro proprietà meccaniche mediante un trattamento termico di tempra e di rinvenimento.

ACCIAI FERRITICI
Sono acciai contenenti cromo (12-27%) e carbonio generalmente ≤ 0,20% con eventuali piccole aggiunte di altri elementi. La loro caratteristica principale è di avere una struttura ferritica a qualsiasi temperatura e quindi di non essere suscettibili di aumento delle caratteristiche meccaniche mediante trattamenti termici.

ACCIAI DUPLEX / SUPER DUPLEX
Il termine Duplex deriva dal fatto che il materiale ha una microstruttura a due fasi, formata da grani di acciaio inox ferritico e austenitico incorporati nello stesso materiale. Il termine Super Duplex denota acciaio duplex ad alte prestazioni basato su un elevato contenuto di cromo, nichel e molibdeno per migliorare la resistenza alla corrosione.

CLASSIFICAZIONE DEGLI ACCIAI AL CARBONIO
Gli acciai da noi utilizzati, contemplati dalla norma di esecuzione per raccordi EN 10253-2, possono essere classificati secondo due modalità:

COMPOSIZIONE CHIMICA:
ACCIAI AL CARBONIO: P235TR1, P235TR2, P235GH, P265GH, P265GH, P265NL, P355NH, P355NL1, L290NB, L360NB, L360QB, L415NB, L415QB, L450QB.
ACCIAI BASSO LEGATI, quando nella loro composizione chimica contengono elementi in lega (cromo, nichel, molibdeno, etc) in quantità inferiore al 5% sia come somma degli elementi, sia come valore singolo se contengono un solo elemento: 16Mo3, 13CrMo4-5.
ACCIAI ALTO LEGATI, quando nella loro composizione chimica contengono elementi in lega (cromo, nichel, molibdeno, etc) in quantità superiore al 5% sia come somma degli elementi, sia come valore singolo se contengono un solo elemento: X11CrMo9-1, X11CrMoVNb9-1.

CONDIZIONI DI IMPIEGO:
ACCIAI PER IMPIEGHI AL ALTE TEMPERATURE: P235GH, P265GH, 16Mo3, 13CrMo4-5, P355NH.
ACCIAI PER IMPIEGHI A BASSE TEMPERATURE: P265NL, P355NL.
ACCIAI AL ALTO SNERVAMENTO: L290NB, L360NB, L415QB, L450QB.

TRATTAMENTI TERMICI
Si definisce trattamento termico l’operazione, o la successione di operazioni nel caso di un trattamento complesso, durante la quale l’acciaio viene sottoposto ad uno o più cicli termici, cioè a variazioni entro limiti determinati della temperatura in funzione del tempo. Di norma un ciclo termico comporta un riscaldo ad una data temperatura, un mantenimento per un certo tempo a questa temperatura ed infine un raffreddamento fino a temperatura ambiente con modalità diverse in relazione agli effetti desiderati.

NORMALIZZAZIONE
Consiste in un riscaldo ad una tempertura superiore ad AC3 (= temperatura alla quale, durante il riscaldo, inizia la formazione di austenite), per un tempo sufficiente ad austenitizzare completamente il materiale, seguito da raffredamento in aria calma o mossa. Viene generalmente eseguita su pezzi grezzi di lavorazione a caldo per affinare ed uniformare il grano allo scopo di predisporre l’acciaio nel modo migliore per i successivi trattamenti termici.

RICOTTURA
Lo scopo della ricottura è quello di addolcire l’acciaio per renderlo atto alle lavorazioni meccaniche e/o plastiche, di eliminare le tensioni residue e di distruggere gli effetti di una deformazione plastica, di una saldatura o di un trattamento termico precedente. Esistono vari cicli di ricottura, (subcritica, isotermica), la cui scelta fatta in relazione alla durezza ed alle strutture necessarie per un determinato tipo di lavorazione.

TEMPRA
Il trattamento tempra comprende un riscaldo di austenitizzazione, seguito da un raffreddamento fino ad una temperatura inferiore ad MS (= temperatura alla quale, durante il raffreddamento, inizia la trasformazione dell’austenite in martensite) sufficientemente rapido da permettere la trasformazione in martensite, struttura di elevata durezza e fragilità.

RINVENIMENTO
Allo stato temprato l’acciaio presenta una elevata durezza e basse caratteristiche di tenacità. È necessario quindi ricorrere ad un successivo trattamento che ne modifichi più o meno profondamente la struttura martensitica di tempra annullandone le tensioni e la fragilità. Questo trattamento, denominato rinvenimento, comprende un riscaldo ad una temperatura inferiore ad AC1 (temperatura alla quale, durante il riscaldamento, l’austenite inizia a formarsi), un mantenimento per un certo tempo a questa temperatura ed infine un raffreddamento in un mezzo appropriato fino a temperatura ambiente.

SOLUBILIZZAZIONE
Esso consiste in un riscaldo a temperatura in genere compresa fra i 1000 e i 1100°C, con una permanenza a questa temperatura sufficiente per eliminare le alterazioni strutturali provocate dalle lavorazioni precedenti e per realizzare una “solubilizzazione“ possibilmente completa dei carburi nell’austenite; il raffreddamento successivo, in aria o acqua, deve essere superficialmente rapido da impedire la riprecipitazione dei carburi che, in un raffreddamento lento, avviene in genere nell’intervallo fra i 450 e gli 850°C circa.
Con tale trattamento si ottiene il massimo addolcimento degli acciai inossidabili austenitici.

BONIFICA ISOTERMICA
La bonifica isometrica si esegue con riscaldo alla normale temperatura di tempra seguito da rapido spegnimento in bagno di sali a temperatura sopra MS di circa 10°-30° fino a completa trasformazione dell’austenite.

DISTENSIONE
Nel caso degli acciai da cementazione o autotempranti, per diminuire e possibilmente annullare le tensioni residue causate dalla tempra pur mantenendo elevati valori di durezza, si ricorre al trattamento di distensione che consiste in un riscaldo a temperature inferiori ai 250°C. In questo caso non si hanno apprezzabili modifiche strutturali.