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Acciai inox

Proprietà e caratteristiche degli acciai inox

Gli acciai inossidabili, noti anche come acciai inox, sono leghe ferro-cromo e ferro-cromo-nichel, con tenori di cromo variabili tra il 12 e il 30% e di nichel tra lo 0% e il 35%.

La nascita degli acciai inossidabili è fatta risalire alla fine del 1912 in Germania, in concomitanza con il deposito di due brevetti da parte del metallurgista Pasel della Krupp.

Secondo gli inglesi, la data di nascita sarebbe invece nell'anno successivo, quando Brearly, a Sheffield, produsse la prima colata di acciaio inossidabile martensitico, che venne poi impiegato nella produzione di lame di coltelli.

Le prime applicazioni industriali risalgono però alla prima guerra mondiale e riguardano la produzione di coltelleria e di valvole di scarico di motori a combustione interna.

Caratteristiche e classificazione degli acciai inox (acciai inossidabili)

La caratteristica principale degli acciai inox è la resistenza alla corrosione e al calore. Questa proprietà è dovuta alla capacità posseduta da queste leghe metalliche di passivarsi in condizioni ossidanti, ossia di formare sulla superficie una tenace pellicola di ossido di dimensioni estremamente sottili le cui proprietà cambiano notevolmente in funzione del trattamento termico, della composizione chimica della lega, dello stato superficiale, delle sollecitazioni a cui il materiale è sottoposto e della composizione strutturale.

È appunto in base alla loro struttura che questi acciai vengono solitamente suddivisi in tre classi:

  • acciai martensitici;
  • acciai ferritici;
  • acciai austenitici.

Gli acciai inossidabili martensitici contengono un tenore di cromo compreso tra l'11% e il 18% e carbonio in quantità solitamente maggiore dello 0,15%.

È opportuno osservare che l'impiego più appropriato, dal punto di vista della corrosione, è limitato al materiale unicamente temprato o, al massimo, disteso a basse temperature. Rinvenendolo, per esempio a 600 °C, si osserva di fatto una notevole diminuzione della resistenza alla corrosione, a causa della precipitazione di carburi di cromo; un rimedio a questo evento indesiderato consiste nel diminuire il contenuto di carbonio.

Esiste in commercio una vasta gamma di tipi differenti, alcuni dei quali prevedono anche piccole quantità di nichel, che soddisfano alle varie esigenze tecnologiche.

Tra le applicazioni più consuete si ricordano: la costruzione di lame di coltelli, di rasoi, di lamette da barba, di ami da pesca, di raggi per biciclette, di bisturi e attrezzature chirurgiche, di canne per armi da fuoco, nonché diverse realizzazioni più tipicamente industriali quali steli per valvole, bulloneria per alta resistenza, ecc.

Gli acciai inossidabili ferritici, non sono induribili col trattamento di tempra.

La struttura ferritica di questi acciai è assicurata da un maggior quantitativo di cromo (dal 17% al 30%) e da un basso tenore di carbonio, generalmente inferiore allo 0,15%, oltre che dall'aggiunta, a volte, di elementi quali, per esempio, l'alluminio e il molibdeno.

Questi tipi di acciai sono impiegati nella costruzione di parti di elettrodomestici, quali ad esempio i cestelli per lavabiancheria, nell'industria automobilistica (paraurti, calandre, modanature), nell'industria chimica (ad esempio nella realizzazione di piatti e campanelle nelle colonne di distillazione), nella produzione di parti di forni e nella fabbricazione di monete.

Gli acciai inossidabili austenitici, che sono tra gli acciai inossidabili quelli prodotti in maggior quantità e che offrono una resistenza alla corrosione superiore a quella dei ferritici e dei martensitici, sono delle leghe ferro-cromo-nichel con contenuti di cromo variabili tra il 12% e il 30% e di nichel tra il 7% e il 35%; sono amagnetici.

Questi tipi di acciai rimangono tenaci fino a temperature molto basse e pertanto il loro impiego è ideale negli impianti criogenici sino a temperature dell'elio liquido, prossime allo zero assoluto.

Inoltre, in conseguenza della proprietà di resistere all'ossidazione alle alte temperature e di mantenere in tali condizioni elevate caratteristiche meccaniche, essi vengono anche impiegati in tutte quelle applicazioni che richiedono materiali adatti a sopportare gravose condizioni operative a temperature elevate.

L'influenza del cromo e del nichel, sulle proprietà degli acciai in questione, è diversa: infatti il cromo conferisce resistenza all'ossidazione, avendo la prerogativa di formare strati di ossido di caratteristiche tali da rallentare la velocità di diffusione dell'ossigeno dell'esterno attraverso la zona ossidata; il nichel ha soprattutto l'effetto di aumentare la resistenza meccanica e la tenacità.

In aggiunta il nichel conferisce all'acciaio una maggiore resistenza alla fatica termica, alla carburazione, alla nitrurazione; la sua influenza è però pericolosa, qualora nell'atmosfera gassosa vi sia dello zolfo, per la possibilità che si formino solfuri di nichel in grado di diminuire l'azione protettiva degli strati superficiali, abbassando il loro punto di fusione.

Le applicazioni degli acciai inossidabili austenitici sono estremamente varie e in continuo aumento, come del resto per tutti gli acciai inox: ricordiamo oltre agli impieghi alle alte e alle basse temperature, l'utilizzazione negli impianti chimici e petrolchimici, negli impianti per il trattamento degli alimenti, delle bevande, dei prodotti lattiero-caseari, del vino e della birra, nella produzione di vasellame e pentolame domestico, di cisterne per l'immagazzinamento e il trasporto di prodotti corrosivi o alimentari, nella costruzione di materiale rotabile ferroviario, navi, aeromobili, missili, nonché nella realizzazione di centrali nucleari e turbine per la produzione di energia.

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