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Tabella acciai
Acciai
Tratto da wikipedia :
Gli acciai inox o acciai inossidabili sono leghe a base di ferro che uniscono alle
proprietà meccaniche tipiche degli acciai caratteristiche peculiari di resistenza alla
corrosione.
La definizione di inox deriva dal francese inoxydable, e devono la loro capacità di
resistere alla corrosione aerea e di liquidi alla presenza di elementi di lega,
principalmente cromo, in grado di passivarsi, cioè di ricoprirsi di uno strato di ossidi
invisibile, di spessore pari a pochi strati atomici (3-5×10−7 mm), che protegge il
metallo sottostante dall'azione degli agenti chimici esterni. Il valore minimo di cromo
affinché si possa parlare di acciaio inossidabile è pari all'11-12%.
Se la percentuale dei leganti è elevata, non si parla più di acciai inox bensì di leghe
inox austenitiche.
La scoperta dell'acciaio inossidabile si deve all'inglese Harry Brearly di Sheffield: nel
1913, sperimentando acciai per canne di armi da fuoco, scoprì che un suo provino di
acciaio con il 13-14% di cromo e con un tenore di carbonio relativamente alto
(0,25%) non arrugginiva quando era esposto all'atmosfera. Successivamente questa
proprietà venne spiegata con la passivazione del cromo, che forma sulla superficie
una pellicola di ossido estremamente sottile, continua e stabile. I successivi progressi
della metallurgia fra gli anni '40 e sessanta hanno ampliato il loro sviluppo e le loro
applicazioni. Tuttora vengono perfezionati e adattati alle richieste dei vari settori
industriali, come il petrolifero/petrolchimico, minerario, energetico, nucleare ed
alimentare.
Passivazione.
Molto propria è la dizione anglosassone stainless derivata dalla capacità di questi
materiali di ossidarsi ma non arrugginirsi (o come si suol dire passivarsi) negli
ambienti atmosferici e naturali.
Il fenomeno della passivazione avviene per reazione con l'ambiente ossidante (aria,
acqua, soluzioni varie, ecc). La natura dello strato passivante, formato
essenzialmente da ossidi/idrossidi di cromo, è autocicatrizzante e garantisce la
protezione del metallo, anche se localmente si verificano abrasioni o asportazioni
della pellicola, qualora la composizione chimica dell'acciaio e la severità del danno
siano opportunamente inter-relazionate. In particolare, il film passivo può essere più
o meno resistente in funzione della concentrazione di cromo nella lega e in relazione
all'eventuale presenza di altri elementi quali il nichel, il molibdeno, il titanio, ecc.
Caratteristiche chimiche acciai inossidabili
Gli acciai inossidabili sono leghe ferrose in cui il principale elemento di lega è il cromo. Tale
elemento, infatti, se presente in tenori maggiori o uguali al 10,5%, crea un sottilissimo strato
di ossido (prevalentemente Cr2O3), ben aderente alla superficie dell’acciaio, che rende il
materiale “virtualmente” inerte nei confronti dell’ambiente aggressivo circostante, ovvero
resistente alla corrosione [11]. Da sottolineare che il film passivo, qualora venga scalfito per
effetto di azioni meccaniche o improprie manipolazioni delle barre, si riforma
spontaneamente ripristinando le originali condizioni di resistenza alla corrosione del
materiale.
Nell’ambito della famiglia degli acciai inossidabili si possono distinguere almeno quattro
grandi classi sulla base della loro struttura cristallina (microstruttura):
acciai inossidabili austenitici; acciai inossidabili austeno-ferritici (o duplex);
acciai inossidabili martensitici;
acciai inossidabili ferritici.
Le prime due classi risultano di particolare interesse per la realizzazione di barre ad aderenza
migliorata di rinforzo del calcestruzzo. A queste classi si fa spesso riferimento con
designazioni mutuate dalla normativa americana AISI (American Iron and Steel Institute) o
con denominazioni commerciali ormai entrate nell’uso comune.
In modo specifico e con riferimento alle classi di interesse per le armature metalliche, si è
soliti parlare di:
AISI 304 e AISI 316 per gli acciai inossidabili austenitici (corrispondenti rispettivamente alla designazione europea EN 1.4301 e EN 1.4436) che, di fatto, sono anche i più utilizzati;
2205 e 2507 per gli acciai inossidabili austeno-ferritici (corrispondenti rispettivamente alla designazione europea EN 1.4462 e EN 1.4501).
Per queste due classi è necessario sottolineare, inoltre, la peculiarità del nichel come
ulteriore elemento di lega oltre al cromo. Il nichel è presente in tenori variabili dal 5% al 10%
e garantisce a questi acciai eccellenti caratteristiche di tenacità (resistenza alle fratture
fragili) e di deformabilità a freddo. Si segnala, ad esempio, l’impiego dell’acciaio inossidabile
austenitico per la realizzazione di serbatoi di stoccaggio per impieghi criogenici (gas
liquefatti)
Il dettaglio della composizione chimica nominale per le designazioni sopra indicate è mostrato
in tabella 1 e si riferisce a quanto stabilito nella normativa BS 6744 [8] e nella normativa UNI
EN 10088-3 .
Desiganzione C Mn P S Si Ni Cr Mo N
AISI 304a (EN
1.4301)
£
0,07
£2,0
0
£0,04
5
£0,03 £1,0
0
8-10,5 17-19,5tracce £ 0,11
AISI 316a (EN
1.4436)
£
0,05
£2,0
0
£0,04
5
£0,01
5
£1,0
0
10,5-
13,0
16,5-
18,5
2,5-
3,0
£ 0,11
2205 (EN 1.4462) £
0,03
£2,0
0
£0,03
5
£0,01
5
£1,0
0
4,5-6,5 21-23 2,5-
3,5
0,10-
0,20
2507 (EN 1.4501) £
0,03
£1,0
0
£0,03
5
£0,01
5
£1,0
0
6,0-8,0 24-26 3,0-
4,0
0,20-
0,30
a per questi acciai il contenuto di azoto può essere elevato fino ad un massimo dello 0,22%
Caratteristiche metallurgiche e meccaniche
Acciai inossidabili austenitici
A differenza degli acciai al carbonio che presentano una microstruttura ferritico-perlitica
costituita da fase a più carburi tipo Fe3C, gli acciai inossidabili austenitici hanno una tipica
microstruttura austenitica (da cui deriva la loro denominazione), formata da cristalli
omogenei di fase g con reticolo cubico a facce centrate.
Il comportamento meccanico di questi acciai, assai diverso rispetto agli acciai al carbonio
tradizionali, è direttamente collegato con la microstruttura austenitica. Ad essa si associano
infatti ottime caratteristiche di deformabilità plastica a caldo e, soprattutto, a freddo, nonché
elevatissima tenacità.
In figura 1 sono mostrate le microstrutture tipiche di un acciaio inossidabile austenitico allo
stato solubilizzato (anche chiamato, impropriamente, stato “ricotto”) ed allo stato incrudito
(deformato a freddo). Per confronto, in figura 2, sono mostrate le microstrutture di un
tradizionale acciaio al carbonio per tondo da cemento armato nelle medesime condizioni di
fornitura (ricotto e incrudito) .
Figura 1: Microstruttura di un acciaio inossidabile austenitico tipo AISI 304 allo stato
solubilizzato (a sinistra, 100x) e incrudito (a destra, 200x).
Figura 2: Microstruttura di un acciaio al carbonio tradizionale tipo FeB44K allo stato ricotto (a
sinistra, 100x) e incrudito (a destra, 200x).
Lo stato solubilizzato si ottiene sottoponendo il materiale ad un trattamento termico finale di
solubilizzazione. Esso consiste in un riscaldamento a 1050°C, con un successivo prolungato
mantenimento in temperatura, seguito da un rapido raffreddamento in acqua.
Gli acciai inossidabili austenitici hanno un modulo di elasticità E pari a 200.000 N/mm2 ed un
coefficiente di dilatazione termica a pari a 16·10-6 m/m°C; a causa del reticolo cubico a facce
centrate, questi materiali sono amagnetici.
Per quanto riguarda il loro comportamento meccanico, gli acciai inossidabili austenitici
mostrano una resistenza statica a trazione assai variabile in relazione alle condizione di
lavorazione e trattamento termico a cui sono stati sottoposti prima di essere posti in
esercizio.
In Tabella 2 sono mostrate le caratteristiche meccaniche indicative dei due acciai inossidabili
austenitici tipo AISI 304 e AISI 316 allo stato solubilizzato e allo stato incrudito (deformato
plasticamente a freddo).
Designazione Modulo
elastico
E [kN/mm2]
Snervamento
Rp 0.2
[N/mm2]
Rottura
Rm
[N/mm2]
Allungamento a
rottura A5 [%]
AISI 304 -
solubilizzato
195 – 200 ³ 195 490 – 690 ³ 30%
AISI 304 –
incrudito
195 – 200 ³ 450 650 – 950 ³ 20%
AISI 316 -
solubilizzato
195 – 200 ³ 200 500 – 700 ³ 30%
AISI 316 –
incrudito
195 – 200 ³ 450 650 – 950 ³ 20%
Tabella 2: Caratteristiche meccaniche indicative di acciai inossidabili austenitici tipo AISI 304
e AISI 316.
Acciai inossidabili austeno-ferritici (detti anche duplex o bifasici)
Questo seconda classe di acciai inossidabili ha, invece, una microstruttura mista di grani
omogenei di austenite e di ferrite con un rapporto tra le due strutture prossimo ad 1.
Per effetto della loro microstruttura mista, anche le caratteristiche metallurgiche e il
comportamento meccanico sono, in molti casi, una media delle caratteristiche dell’austenite
(tipica degli acciai austenitici, poco sopra descritti) e della ferrite (tipica, invece, dei
tradizionali acciai al carbonio).
Ad esempio, la deformabilità e la tenacità di questi materiali mostrano valori intermedi tra
quelli degli acciai al carbonio (ferritici) e quelli degli acciai inossidabili (austenitici); un discorso
analogo vale per le caratteristiche meccaniche, quali il carico unitario di snervamento e il
carico unitario di rottura.
Gli acciai inossidabili bifasici sono ferromagnetici, hanno un coefficiente di dilatazione termica
lineare pari a 13·10-6 m/m°C e mostrano un valore del modulo di elasticità leggermente
inferiore a 200.000 N/mm2.
In tabella 4 sono mostrate le caratteristiche meccaniche indicative dei due acciai inossidabili
bifasici 2205 (22% cromo, 5% nichel) e 2507 (25% cromo, 7% nichel) di possibile uso nel settore
delle barre di rinforzo per il calcestruzzo .
Designazione Modulo
elastico
E [kN/mm2]
Snervamento
Rp 0.2
[N/mm2]
Rottura
Rm
[N/mm2]
Allungamento a
rottura [%]
2205 -
solubilizzato
200 – 205 ³ 450 600 – 800 ³ 25%
2507 –
solubilizzato
200 – 205 ³ 500 650 – 850 ³ 25%
Tabella 4: Caratteristiche meccaniche indicative di acciai inossidabili duplex tipo 2205 e 2507
allo stato solubilizzato.
Come tutti gli acciai inossidabili, anche i duplex evidenziano una significativa resistenza
all’aggressione chimica e, in ambienti contenenti cloruri, hanno una resistenza alla corrosione
superiore rispetto agli acciai inossidabili austenitici tipo AISI 304 e AISI 316.
Tabelle acciai
Caratteristiche acciai al carbonio non legati
DESIGN.Comp. chimica all'analisi su
prodotto
Carico unit. snerv.
min. ReH (N/mm2)
Resist. a traz.
Rm (N/mm2)
Resilienz
a (J)
EN 10027-
1 e ECISS
IC 10 C *
%
max
Mn
%
max
Si %
max
P %
max
S %
max
N %
max
Spessori nominali
( mm)
£1
6
>16
£40
>40
£100
Spess. nom. (mm)
< 3 ³3 £100
Spess.
>10 £150
S185 - - - - - 185 175 -310÷54
0
290÷51
0-
S235JR
S235JRG1
S235JRG2
S235J0
S235J2G3
S235J2G4
0.21
0.21
0.19
0.19
0.19
0.19
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50
-
-
-
-
-
-
0.055
0.055
0.055
0.050
0.045
0.045
0.055
0.055
0.055
0.050
0.045
0.045
0.011
0.009
0.011
0.011
-
-
235
235
235
235
235
235
225
225
225
225
225
225
215
215
215
215
215
215
360÷51
0
360÷51
0
360÷51
0
360÷51
0
360÷51
0
360÷51
0
340÷47
0
340÷47
0
340÷47
0
340÷47
0
340÷47
0
340÷47
0
27
27
27
27
27
27
S275JR
S275J0
S275J2G3
S275J2G4
0.24
0.21
0.21
0.21
1.60
1.60
1.60
1.60
-
-
-
-
0.055
0.050
0.045
0.045
0.055
0.050
0.045
0.045
0.011
0.011
-
-
275
275
275
275
265
265
265
265
255÷235
255÷235
255÷235
255÷235
430÷58
0
430÷58
0
430÷58
0
430÷58
0
410÷56
0
410÷56
0
410÷56
0
410÷56
0
27
27
27
27
S355JR
S355J0
S355J2G3
0.27
0.23
0.23
1.70
1.70
1.70
0.60
0.60
0.60
0.055
0.050
0.045
0.055
0.050
0.045
0.011
0.011
-
355
355
355
345
345
345
335÷315
335÷315
335÷315
510÷68
0
510÷68
490÷63
0
490÷63
27
27
27
S355J2G4
S355K2G3
S355K2G4
0.23
0.23
0.23
1.70
1.70
1.70
0.60
0.60
0.60
0.045
0.045
0.045
0.045
0.045
0.045
-
-
-
355
355
355
345
345
345
335÷315
335÷315
335÷315
0
510÷68
0
510÷68
0
510÷68
0
510÷68
0
0
490÷63
0
490÷63
0
490÷63
0
490÷63
0
27
40
40
E295 - - - 0.055 0.055 0.011 295 285 275÷255490÷66
0
470÷61
0-
E335 - - - 0.055 0.055 0.011 335 325 315÷295590÷77
0
570÷71
0-
E360 - - - 0.055 0.055 0.011 360 355 345÷325690÷90
0
670÷83
0-
* La percentuale di carbonio max indicata può leggermente variare a seconda dello spessore del
prodotto. La percentuale riportata in tabella è riferita a spessori minori/uguali a 16 mm.
Corrispondenza designazioni - sigle unificazione acciai al carbonio non legati
DESIGNAZIONE ALCUNE PRECEDENTI DESIGNAZIONI EUROPEE EQUIVALENTI
Secondo EN
10027-1 e
ECISS IC 10
Secondo
EN
10027-2
Secondo EN
10025 del
1990
Germani
a
Franci
a
U.K. Spagna Italia Svezia Norvegi
a
S185 1.0035 Fe 310-0 St 33 A 33 - A J10-0Fe
32013 00-00 -
S235JR
S235JRG1
S235JRG2
S235J0
S235J2G3
S235J2G4
1.0037
1.0036
1.0038
1.0114
1.0116
1.0117
Fe 360 B
Fe 360 BFU
Fe 360 BFN
Fe 360 C
Fe 360 D1
Fe 360 D2
St 37-2
USt 37-2
RSt 37-2
St 37-3 U
St 37-3 N
-
E 24-2
-
-
E 24-3
E 24-4
-
-
-
40 B
40 C
40 D
-
-
AE 235
B-FU
AE 235
B-FN
AE 235
C
AE 235
Fe
360 B
-
-
Fe
360 C
Fe
13 11-00
-
13 12-00
-
-
-
NS 12
120
NS 12
122
NS 12
123
NS 12
124
D
-
360 D
-
NS 12
124
-
S275JR
S275J0
S275J2G3
S275J2G4
1.0044
1.0143
1.0144
1.0145
Fe 430 B
Fe 430 C
Fe 430 D1
Fe 430 D2
St 44-2
St 44-3 U
St 44-3 N
-
E 28-2
E 28-3
E 28-4
-
43 B
43 C
43 D
-
AE 275
B
AE 275
C
AE 275
D
-
Fe
430 B
Fe
430 C
Fe
430 D
-
14 12-00
-
14 14-00
14 14-01
NS 12
142
NS 12
143
NS 12
143
-
S355JR
S355J0
S355J2G3
S355J2G4
S355K2G3
S355K2G4
1.0045
1.0553
1.0570
1.0577
1.0595
1.0596
Fe 510 B
Fe 510 C
Fe 510 D1
Fe 510 D2
Fe 510 DD1
Fe 510 DD2
-
St 52-3 U
St 52-3 N
-
-
-
E 36-2
E 36-3
-
-
E 36-4
-
50 B
50 C
50 D
-
50
DD
-
AE 355
B
AE 355
C
AE 355
D
-
-
-
Fe
510 B
Fe
510 C
Fe
510 D
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
NS 12
153
NS 12
153
-
-
-
E295 1.0050 Fe 490-2 St 50-2 A 50-2 - A 490Fe
490
15 50-00
15 50-01-
E335 1.0060 Fe 590-2 St 60-2 A 50-3 - A 590Fe
590
16 50-00
16 50-01-
E360 1.0070 Fe 690-2 St 70-2 A 50-4 - A 690Fe
690
16 55-00
16 55-01-
Caratteristiche acciai inox
N° EN
(Europa)
ASTM
(U.S.A)UNI (Italia)
ANALISI CHIMICA INDICATIVA Car. unit.
scost. Rp
0.2 (N/mm2)
Resistenza a
trazione Rm
(N/mm2)C N Cr Ni Mo Altri
1.4310 301X 12 CrNi 17
07
0.05÷0.1
5
0.11
max
16 ÷
19
6 ÷
9.5
0.8
max
Mn-P-
S-Si250 600÷950
302
X 8 CrNi 19
10 X 10 CrNi
18 09
0.15 -17 ÷
19
8 ÷
10-
Mn-P-
S-Si241 ÷ 276 621
1.4305 303X 10 CrNiS 18
090.10
0.11
max
17 ÷
19
8 ÷
10-
Mn-P-
S-Si-
Cu
190 500 ÷ 700
1.4301 304X 5 CrNi 18
100.07
0.11
max
17 ÷
19.5
8 ÷
10.5-
Mn-P-
S-Si210 ÷ 230 520 ÷ 750
1.4311 304 LNX 2 CrNiN 18
110.03
0.12
÷
0.22
17 ÷
19.5
8.5 ÷
11.5-
Mn-P-
S-Si270 ÷ 290 550 ÷ 750
1.4307 304 L - 0.030.11
max
17.5
÷
19.5
8 ÷
10-
Mn-P-
S-Si200 ÷ 220 500 ÷ 670
1.4306 304 LX 2 CrNi 18
110.03
0.11
max
18 ÷
20
10 ÷
12-
Mn-P-
S-Si200 ÷ 220 500 ÷ 670
1.4303 305X 8 CrNi 18
120.06
0.11
max
17 ÷
19
11 ÷
13-
Mn-P-
S-Si220 530 ÷ 680
1.4828 309X 16 CrNi 23
140.20
0.11
max
19 ÷
21
11 ÷
13-
Mn-P-
S-Si230 550 ÷ 750
1.4833 309 SX 6 CrNi 23
140.15
0.11
max
22 ÷
24
12 ÷
14-
Mn-P-
S-Si210 500 ÷ 700
1.4845 310 SX 6 CrNi 25
200.10
0.11
max
24 ÷
26
19 ÷
22-
Mn-P-
S-Si210 500 ÷ 700
1.4841 314X 16 CrNiSi
25 200.20
0.11
max
24 ÷
26
19 ÷
22-
Mn-P-
S-Si345 689
1.4401 316X 5 CrNiMo
17 120.07
0.11
max
16.5
÷
18.5
10 ÷
13
2 ÷
2.5
Mn-P-
S-Si220 ÷ 240 520 ÷ 680
1.4436 316X 5 CrNiMo
17 130.05
0.11
max
16.5
÷
18.5
10.5
÷ 13
2.5
÷ 3
Mn-P-
S-Si220 ÷ 240 530 ÷ 730
1.4404 316 LX 2 CrNiMo
17 120.03
0.11
max
16.5
÷
18.5
10 ÷
13
2 ÷
2.5
Mn-P-
S-Si220 ÷ 240 520 ÷ 680
1.4435 316 LX 2 CrNiMo
17 130.03
0.11
max
17 ÷
19
12.5
÷ 15
2.5
÷ 3
Mn-P-
S-Si220 ÷ 240 520 ÷ 700
1.4432 316 LX 2 CrNiMo
17 130.03
0.11
max
16.5
÷
18.5
10.5
÷ 13
2.5
÷ 3
Mn-P-
S-Si220 ÷ 240 520 ÷ 700
1.4406 316 LNX 2 CrNiMoN
17 120.03
0.12
÷
0.22
16.5
÷
18.5
10 ÷
12
2 ÷
2.5
Mn-P-
S-Si280 ÷ 300 580 ÷ 780
1.4429 316 LNX 2 CrNiMoN
17 130.03
0.12
÷
0.22
16.5
÷
18.5
11 ÷
14
2.5
÷ 3
Mn-P-
S-Si280 ÷ 300 580 ÷ 780
1.4571 316 TiX 6 CrNiMoTi
17 120.08 -
16.5
÷
18.5
10.5
÷
13.5
2 ÷
2.5
Mn-P-
S-Si-Ti220 ÷ 240 520 ÷ 690
1.4580 316 CbX 6 CrNiMoNb
17 120.08 -
16.5
÷
18.5
10.5
÷
13.5
2 ÷
2.5
Mn-P-
S-Si-
Nb
220 520 ÷ 720
1.4438 317 L
X 2 CrNiMo
18015 X 2
CrNiMo 18016
0.030.11
max
17.5
÷
19.5
13 ÷
16
3 ÷
4
Mn-P-
S-Si220 ÷ 240 520 ÷ 720
1.4541 321X 6 CrNiTi 18
110.08 -
17 ÷
19
9 ÷
12-
Mn-P-
S-Si-Ti200 ÷ 220 500 ÷ 720
1.4878 321 HX 8 CrNiTi 18
110.10 -
17 ÷
19
9 ÷
12-
Mn-P-
S-Si-Ti190 500 ÷ 720
1.4550 347X 6 CrNiNb 18
110.08 -
17 ÷
19
9 ÷
12-
Mn-P-
S-Si-
Nb
200 ÷ 220 500 ÷ 720
1.4864 330 - 0.150.11
max
15 ÷
17
33 ÷
37-
Mn-P-
S-Si262 552 ÷ 621
1.4002 405 X 6 CrAl 13 0.08 -12 ÷
14- -
Mn-P-
S-Si-
Al
230 ÷ 250 400 ÷ 600
1.4512 409X 2 CrTi 12 X
6 CrTi 120.03 -
10.5
÷
12.5
- -Mn-P-
S-Si-Ti220 380 ÷ 560
1.4000 410 SX 6 Cr 13 X
12 Cr 130.08 -
12 ÷
14- -
Mn-P-
S-Si230 ÷ 250 400 ÷ 600
1.4016 430 X 8 Cr 17 0.08 -16 ÷
18- -
Mn-P-
S-Si260 ÷ 280 430 ÷ 630
1.4113 434 X 8 CrMo 17 0.08 - 16 ÷ - 0.9 Mn-P- 280 450 ÷ 630
18÷
1.4S-Si
1.4510 439 X 6 CrTi 17 0.05 -16 ÷
18- -
Mn-P-
S-Si-Ti240 420 ÷ 600
1.4521 444 - 0.0250.03
max
17 ÷
20- -
Mn-P-
S-Si-Ti300 ÷ 320 400 ÷ 640
1.4749 446 X 16 Cr 260.15 ÷
0.2
0.15
÷
0.25
26 ÷
29- -
Mn-P-
S-Si345 ÷ 379 552 ÷ 586
1.4006410
403X 12 Cr 13
0.08 ÷
0.15-
11.5
÷
13.5
- -Mn-P-
S-Si
max 600
550 ÷ 850
205 400 ÷
450
1.4021 420 X 20 Cr 130.16 ÷
0.25-
12 ÷
14- -
Mn-P-
S-Si345 ÷ 550 650 ÷ 950
1.4028 420 X 30 Cr 130.26 ÷
0.35-
12 ÷
14- -
Mn-P-
S-Si345 ÷ 600 700 ÷ 1000
1.4031 420 -0.36 ÷
0.42-
12.5
÷
14.5
- -Mn-P-
S-Si345 max 760
1.4034 420 X 40 Cr 140.43 ÷
0.50-
12.5
÷
14.5
- -Mn-P-
S-Si345 max 780
I valori di Rp e Rm sono da prendere come riferimento indicativo in quanto possono essere influenzati
dalla forma del prodotto ovvero dalla tecnologia usata per ottenerla.
Corrispondenza indicativa designazioni - sigle unificazione acciai inox
Europa EN U.S.A.
ASTMITALIA UNI
FRANCIA
AFNOR
U.K.
BSI
GERM.
DIN
FED. RUSSA
GOST
GIAPP.
JIS
SVEZIA
SS(SIS)
Nome N°
X 10 CrNi
18-08
1.431
0
301 X 12 CrNi 17
07
Z 11 CN 18-
08 Z 11 CN
18-08
301 S
21
1.4310 - SUS 301 23 31
- - 302 X 8 CrNi 19 Z 12 CN 18- 302 S 1.4319 - - -
10 X 10 CrNi
18 09
09 25
X 8 CrNiS
18-09
1.430
5
303 X 10 CrNiS 18
09
Z 8 CNF 18-
09
303 S
21
303 S
31
1.4305 - SUS 303 23 46
X 5 CrNi
18-10
1.430
1
304 X 5 CrNi 18
10
Z 7 CN 18-09 304 S
15
304 S
16
1.4301 08 Kh
18N10 08
Kh 18N11
SUS 304 23 32 23
33
X 2 CrNiN
18-10
1.431
1
304 LN X 2 CrNiN 18
11
Z 3 CN 18-10
Az
304 S
61
1.4311 - SUS 304
LN
23 71
X 2 CrNi
18-09
1.430
7
304 L - Z 3 CN 19-09 304 S
11
1.4307 - SUS 304
L
23 52
X 2 CrNi
19- 11
1.430
6
304 L X 2 CrNi 18
11
Z 3 CN 18-10 304 S
11
1.4306 03 Kh 18N
11
SUS 304
L
23 52
X 4 CrNi
18-12
1.430
3
305 X 8 CrNi 18
12
Z 8 CN 18-12 305 S
19
1.4303 - SUS 305 23 33
X 15 CrNiSi
20-12
1.482
8
309 X 16 CrNi 23
14
Z 17 CNS 20-
12
309 S
24
1.4828 20 Kh 23N
13
SUH 309 -
X 12 CrNi
23-13
1.483
3
309 S X 6 CrNi 23
14
Z 15 CN 23-
13
- 1.4833 - SUS 309
S
-
X 8 CrNi
25-21
1.484
5
310 S X 6 CrNi 25
20
Z 8 CN 25-20 310 S
16
1.4845
1.4842
10 Kh 23N
18
SUS 310
S
23 61
X 15 CrNiSi
25-21
1.484
1
314 X 16 CrNiSi
25 20
Z 15 CNS 25-
20
- 1.4841 20 Kh 25N
20 S 2
- -
X 5 CrNiMo
17-12-2
1.440
1
316 X 5 CrNiMo
17 12
Z 7 CND 17-
11-02
316 S
31
1.4401 - SUS 316 23 47
X 3 CrNiMo
17-13-3
1.443
6
316 X 5 CrNiMo
17 13
Z 7 CND 17-
12-02
316 S
33
1.4436 - SUS 316 23 43
X 2 CrNiMo
17-12-2
1.440
4
316 L X 2 CrNiMo
17 12
Z 3 CND 17-
11-02 Z 3
CND 17-12-
02
316 S
11
1.4404 03 Kh 17N
14 M2
SUS 316
L
23 48
X 2 CrNiMo
18-14-3
1.443
5
316 L X 2 CrNiMo
17 13
Z 3 CND 18-
14-03
316 S
13
1.4435 03 Kh 16N
15 M3
- 23 53
X 2 CrNiMo 1.443 316 L X 2 CrNiMo Z 3 CND 17- 316 S 1.4432 - SUS 316 23 53
17-12-3 2 17 13 13-03 13 L
X 2
CrNiMoN
17-11-2
1.440
6
316 LN X 2 CrNiMoN
17 12
Z 3 CND 17-
11 Az
- 1.4406 - SUS 316
LN
-
X 2
CrNiMoN
17-13-3
1.442
9
316 LN X 2 CrNiMoN
17 13
Z 3 CND 17-
12 Az
- 1.4429 - SUS 316
LN
23 75
X 6
CrNiMoTi
17-12-2
1.457
1
316 Ti X 6 CrNiMoTi
17 12
Z 6 CNDT 17-
12
320 S
31
1.4571 08 Kh 17N
13 M2T 10
Kh 17N 13
M2T
SUS 316
Ti
23 50
X 6
CrNiMoNb
17-12-2
1.458
0
316 Cb X 6 CrNiMoNb
17 12
Z 6 CNDNb
17-12
- 1.4580 08 Kh 16N
13 M2B
- -
X 2 CrNiMo
18-15-4
1.443
8
317 L X 2 CrNiMo
18015 X 2
CrNiMo
18016
Z 3 CND 19-
15-04
317 S
12
1.4438 - SUS 317
L
23 67
X 6 CrNiTi
18-10
1.454
1
321 X 6 CrNiTi 18
11
Z 6 CNT 18-
10
321 S
31
1.4541 08 Kh 18N
10T
SUS 321 23 37
X 10 CrNiTi
18-10
1.487
8
321 H X 8 CrNiTi 18
11
Z 6 CNT 18-
10
321 S
20
321 S
51
1.4878
1.4941
12 Kh 18N
10T
SUS 321
H
23 37
X 6 CrNiNb
18-10
1.455
0
347 X 6 CrNiNb 18
11
Z 6 CNNb 18-
10
347 S
31
1.4550 08 Kh 18N
12 B
SUS 347 23 38
X 13 NiCrSi
35-16
1.486
4
330 - Z 20 NCS 33-
16
- 1.4864 - SUH 330 -
X 6 CrAl 13 1.400
2
405 X 6 CrAl 13 Z 8 CA 12 405 S
17
1.4002 - SUS 405 -
X 2 CrTi 12 1.451
2
409 X 2 CrTi 12 X
6 CrTi 12
Z 3 CT 12 409 S
19
1.4512 - SUH 409
L SUS
409
-
X 6 Cr 13 1.400
0
410 S X 6 Cr 13 X
12 Cr 13
Z 8 C 12 403 S
17
1.4000 08 Kh 13 SUS 403 23 01
X 6 Cr 17 1.401
6
430 X 8 Cr 17 Z 8 C 17 430 S
17
1.4016 12 Kh 17 SUS 430 23 20
X 6 CrMo 1.411 434 X 8 CrMo 17 Z 8 CD 17-01 434 S 1.4113 - SUS 434 -
17-1 3 17
X 3 CrTi 17 1.451
0
439 X 6 CrTi 17 Z 4 CT 17 - 1.4510 08 Kh 17 T SUS 430
LX
-
X 2 CrMoTi
18-2
1.452
1
444 - Z 3 CDT 18
02
- 1.4521 - SUS 444 23 26
X 18 CrN
28
1.474
9
446 X 16 Cr 26 - - 1.4749 15 Kh 28 SUH 446 23 22
X 12 Cr 13 1.400
6
410
403
X 12 Cr 13 Z 10 C 13 410 S
21
1.4006 12 Kh 13 SUS 410
SUS 403
23 02
X 20 Cr 13 1.402
1
420 X 20 Cr 13 Z 20 C 13 420 S
29
420 S
37
1.4021 20 Kh 13 SUS 420
J1
23 03
X 30 Cr 13 1.402
8
420 X 30 Cr 13 Z 33 C 13 420 S
45
1.4028 30 Kh 13 SUS 420
J2
23 04
X 39 Cr 13 1.403
1
420 - Z 33 C 13 420 S
45
1.4031 - - 23 04
X 46 Cr 13 1.403
4
420 X 40 Cr 14 Z 44 C 14 - 1.4034 40 Kh 13 - -
Saldabilità degli acciai inossidabili
Sia gli acciai inossidabili austenitici che gli acciai inossidabili bifasici mostrano una saldabilità
del tutto confrontabile a quella dei tradizionali acciai al carbonio. Le giunzioni ottenibili hanno
caratteristiche meccaniche analoghe a quelle del materiale di base; anche le tecnologie di
saldatura impiegate sono simili, essendo possibile sia la saldatura manuale che la saldatura
automatica. Contrariamente agli acciai al carbonio tradizionali, gli acciai inossidabili non
manifestano mai il fenomeno della formazione di cricche a freddo dopo saldatura.
Nel caso si utilizzino tecniche che prevedono materiali d’apporto, l’unica sostanziale
differenza rispetto agli acciai al carbonio è data dall’impiego di elettrodi di saldatura specifici
per il particolare acciaio impiegato.
L’acciaio per carpenteria metallica
Composizione chimica e caratteristiche meccaniche
L’acciaio è una lega ferro-carbonio. La quantità di carbonio condiziona la resistenza e la
duttilità (la prima cresce e la seconda diminuisce all’aumentare del contenuto in carbonio). I
più comuni acciai per carpenteria metallica hanno un contenuto in carbonio molto basso (da
0.17% a 0.22%) e sono quindi estremamente duttili. Una caratteristica importante è anche la
tenacità dell’acciaio, cioè la sua capacità di evitare rottura fragile alle basse temperature.
La normativa (D.M. 9/1/96, punto 2.1, valido anche per chi usa l’Eurocodice 3) impone limiti
alle caratteristiche meccaniche (tensione di rottura e di snervamento) ed all’allungamento a
rottura dei diversi tipi di acciaio, nonché limiti alla resilienza (legati alla temperatura ed al
grado di saldabilità), necessari per garantire la tenacità (si veda anche il punto 2.3.2).
Prove sull’acciaio
Le prove di laboratorio che più frequentemente si effettuano sugli acciai da carpenteria
metallica sono:
prova di trazione; prova di resilienza;
prova di piegamento.
Vengono talvolta effettuate anche le seguenti prove:o prova a compressione globale;o prova di durezza;
o prova di fatica.
Gli acciai inossidabili
La caratteristica fondamentale dell'acciaio inossidabile è dovuta al fatto che il cromo,
sempre presente, si ossida a contatto dell'atmosfera. Esso forma così una pellicola
sottilissima ma tenace che, se intaccata, si ricompone in ambiente ossidante e
preserva la struttura del metallo da ulteriore ossidazione.
Dato che gli acciai resistenti alla corrosione sono numerosi (in Italia se ne producono
circa 60 tipi diversi), è più corretto parlare di acciai inossidabili che possono essere
raggruppati in:
1) Acciai inossidabili a struttura martensitica.
2) Acciai inossidabili a struttura ferritica.
3) Acciai inossidabili a struttura austenitica.
I primi due gruppi sono compresi nella serie denominata AISI 400, mentre gli acciai
inossidabili austenitici fanno parte della serie AISI 300, secondo la classificazione
dell'American Iron and Steel Institute.
Gli acciai inossidabili martensitici. Contengono cromo in quantità non inferiore all
20/o, sono magnetici.
Gli acciai inossidabili ferritici. Contengono cromo in misura non inferiore all 40/o, non
sono induribili per trattamento termico, sono magnetici.
Gli acciai inossidabili austenìtìci Contengono, quali elementi principali, cromo in quan-
tità non inferiore all 70/o e nichel. Non sono induribili mediante trattamento termico
ed al loro stato naturale non risultano magnetici.
Di questi ultimi i tipi più in uso nell'industria farmaceutica, la cui composizione
chimica è riportata nella Tabella sono:
1) AISI 304 - che viene usato per contenitori, dissolutori, agitatori e quanto altro può
venire a contatto con soluzioni orali o prodotti per uso topico.
2) AISI 316 - che viene usato oltre che per gli impianti sopraddetti anche per
attrezzature per prodotti iniettabili o prodotti delicatissimi.
- Composizione chimica di acciai austenitici del tipo AISI 304 e AISI 316.
Costituente AISI 304 AISI 316
Cromo 18-20 16-18
Nichel 8-12 1-l4
Molibdeno 2-3
Carbonio 0,08 max 0,08 max
- Resistenza alla corrosione
In relazione alla loro composizione chimica (vedi Tab) gli acciai resistono più o meno
all'azione corrosiva delle sostanze con cui vengono a contatto. Naturalmente i
fenomeni sono, nella pratica, più complessi, tuttavia i dati riportati forniscono un'idea
orientativa della differenza di comportamento dei due tipi di acciaio in esame rispetto
a differenti agenti corrosivi.
- Finiture
Molta importanza per l'uso dell'acciaio nell'industria farmaceutica assume il grado di
finitura delle superfici e delle eventuali saldature; è buona norma ad esempio che
tutte le parti a contatto con i prodotti liquidi siano "lucidate a specchio" per
consentire la realizzazione di impianti razionali e sicuri per quanto concerne cessioni,
pulizia e sterilizzazione.
E' indispensabile chiarire bene che la finitura di un manufatto di acciaio inossidabile
non è dovuta, come per la gran parte degli altri materiali, ad una ricopertura
superficiale per deposizione di vernici, pitture od altri metalli, come nella cromatura e
nella nichelatura, ma è il risultato di un particolare trattamento senza apporto di altri
materiali, sia nel caso delle finiture ottenute per laminazione che per abrasione.
Essendo la finitura una caratteristica tipica anche del semilavorato, è necessario
salvaguardarla il più possibile durante le fasi di lavorazione ed inoltre sceglierla
oculatamente, in funzione di quella che si vuole ottenere sul manufatto finale e dei
cicli di lavorazione previsti. E' infatti poco saggio ed economico scegliere una finitura
molto costosa se c'è il pericolo di danneggiarla durante la lavorazione o di rovinarla
con un cattivo immagazzinamento
Le finiture superficiali delle lamiere di acciaio inossidabile sono in generale indicate
secondo la classificazione della American Iron and Steel Institute (AISI) che individua
alcuni tipi fondamentali con sigle numeriche.
Esse si dividono in finiture per laminazione e per abrasione: le prime sono indicate
con i numeri 1 e 2 a seconda che siano ottenute per laminazione a caldo o a freddo,
le seconde sono ottenute per smerigliatura delle superfici previamente laminate con
abrasivo a grana differente, a cui può seguire la spazzolatura con polvere di pomice.
Le finiture per abrasione sono classificate dall'AISI con i numeri da 3 a 8 a seconda
del grado di finitura ottenuto e di conseguenza dell'intensità di riflessione delle
superfici.
Nelle operazioni di finitura per abrasione, occorre tener presente alcuni accorgimenti
collegati a caratteristiche tipiche degli acciai inossidabili
La conducibilità termica in essi, per esempio, è inferiore rispetto a quella degli acciai
al carbonio e pertanto la superficie di lavoro deve essere raffreddata allo scopo di
evitare innalzamenti localizzati di temperatura con conseguenti alterazioni di colore.
Dato inoltre che il coefficiente di dilatazione di questi materiali, soprattutto gli
austenitici, è maggiore rispetto ai normali acciai al carbonio, accade che si
verifichino, specialmente nei manufatti di sottile spessore (inferiori a 0,8 mm),
ondulazioni e distorsioni susseguenti agli innalzamenti localizzati di temperatura
sopraindicati.
Sarà inoltre necessario, come norma generale, non contaminare la superficie dell'ac-
ciaio inossidabile usando utensili che siano stati impiegati per lavorare acciaio
comune o altri. Le tracce di essi, infatti, verrebbero riportate sulla superficie
"incollandovisi" e la danneggerebbero irrimediabilmente, arrugginendosi anche al
semplice contatto atmosferico.
Acciai FERRITICI
Gli acciai ferritici sono quelli aventi indicativamente un tenore di cromo compreso tra
16-30% e tenori di carbonio molto bassi, solitamente al di sotto dello 0,1%, che
possono crescere allo 0,35% solo quando il cromo sia al limite superiore.
Secondo la classificazione AISI gli acciai ferritici (compresi i martensitici al solo
cromo) sono designati da un numero di tre cifre (esempio 4xx), la prima è il 4 seguita
sa una coppia di cifre che non ha nessun riferimento alla analisi del materiale, ma
semplicemente serve a distinguere un tipo da un altro.
L' AISI 430 è senza dubbio il tipo di acciai ferritico più diffuso e di maggiore impiego.
E' facilmente lavorabile a freddo e presenta un incrudimento inferiore a quello degli
acciai austenitici. Possiede buone caratteristiche di resistenza alla corrosione
(inferiore a quelle degli acciai austenitici) sia a temperatura ambiente, sia a
temperature più elevate e resiste a caldo ai gas solforosi secchi.
E' molto impiegato nell'industria automobilistica, in quella degli elettrodomestici,
nell'industria chimica.
Acciai AUSTENITICI
Gli acciai austenitici al Cromo-Nichel contengono quantità di carbonio comprese tra
valori inferiori a 0,03% e valori dell'ordine di 0,25%; cromo di quantità comprese tra
17% e il 26% e nichel tra il 7% e il 22%; gli altri elementi aggiuntivi permettono di
ottenere determinate caratteristiche. Nella classificazione Aisi sono indicati come
"serie 300".
Negli acciai del tipo 304, maggiore è la quantità di nichel minore è l'incudimento che
questi acciai subiscono durante la lavorazione plastica. Posseggono caratteristiche
meccaniche non elevate a temperatura ambiente e ottime a temperature anche
molto basse.
Gli acciai del tipo 316 , si distinguono dai precedenti per la presenza di molibdeno
che permette loro di dimostrarsi particolarmente resistenti alla corrosione vaiolante
(pitting corrosion) e più resistenti degli acciai del tipo 304 nei confronti della
corrosione sotto tensione. Le caratteristiche meccaniche sono analoghe a quelle degli
acciai già ricordati, ma risultano migliori nel caso di temperature mediamente
elevate.
Esistono anche acciai, detti stabilizzati, che derivano dai due gruppi citati i quali,
con opportune aggiunte di elementi stabilizzanti come il titanio o il niobio, sono
particolarmente resistenti alla corrosione intercristallina. Gli acciai stabilizzati (AISI
321) sono particolarmente indicati per la realizzazione di strutture saldate poste in
esercizio in ambienti dove esiste il pericolo di tale tipo di corrosione.
Per l'impiego che necessita elevate caratteristiche meccaniche e di resistenza alla
carrosione alle alte temperature, vengono utilizzati acciai resistenti al calore detti
refrattari, i quali hanno alti tenori di cromo e di nichel presenti in lega, unitamente
ad una più alta percentuale di carbonio.
Acciai Martensitici
Gli acciai martensitici sono essenzialmente degli acciai al solo cromo (11-18%) contenenti piccole quantità di altri elementi in lega quali, il nichel ad esempio, in quantità non mai superiori al 2,5%. I tenori di carbonio possono variare da un minimo di 0,08% ad un massimo di 1,20%.
Gli acciai del tipo 420 (con medi contenuti di carbonio), hanno la
possibilità di pervenire, dopo adeguato trattamento termico, a valori
di durezza abbastanza elevati, utitamente a buone caratteristiche di
tenacità.
Alcuni esempi d'impiego sono il settore delle lame dei coltelli, degli
ingranaggi, degli strumenti chirurgici, delle chiavi fisse per dadi di
bullini e attrezzi manuali come cacciavite, alberi per pompe e per
valvole e in genere per quelle applicazioni che prevedono condizioni
più severe d'esercizio per le quali i tipi precedentemente indicati non
sarebbero in grado di resistere convenientemente.
CONSIDERAZIONI METALLURGICHE
La struttura degli acciai inossidabili austenitici è alla base del loro impiego. Anche
minime variazioni microstrutturali hanno una considerevole influenza sul
comportamento alla corrosione nei più diversi ambienti.
Pertanto queste variazioni strutturali possono avere una enorme importanza non solo
in relazione all'applicazione finale, ma anche in relazione ai trattamenti superficiali a
cui il manufatto dovrà essere sottoposto (si potrebbero infatti verificare fenomeni di
corrosione anche durante questi trattamenti superficiali).
E' opportuno quindi tenerne conto e, come affermano le buone regole, si deve
conoscere per evitare.
I fenomeni strutturali da evitare sono:
- ingrossamento del grano
(permanenza eccessiva a temperatura elevata, dovuta non solamente a saldatura o
trattamenti termici, ma anche a deformazioni o lavorazioni meccaniche).
- precipitazione di carburi
(temperatura, tempo di permanenza e contenuto di carbonio sono i tre fattori che
influenzano il fenomeno; si può intervenire anche scegliendo materiali a bassissimo
tenore di carbonio o stabilizzati oppure effettuando un trattamento termico di
solubilizzazione).
- formazione. di fase sigma
(composizione, temperatura e tempo di permanenza sono i tre fattori che possono
influenzare il fenomeno, che per altro è meno rilevante dei primi due negli acciai
austenitici).
Prestare un'adeguata attenzione a questi problemi, consentirà poi di evitarne altri,
con i relativi costi, in sede di trattamento superficiale del manufatto, per non parlare
di quelli che potrebbero intervenire nell'impiego finale.
FENOMENI DI CORROSIONE
Gli acciai inossidabili austenitici hanno la caratteristica di presentare superficialmente
uno strato di ossido di cromo (formatosi all'aria o prodotto. artificialmente) molto
sottile ed invisibile che protegge il materiale dagli attacchi dell'ambiente; questa
resistenza dipende dalla percentuale di cromo e di nichel, nonché dalla presenza di
alcuni altri alliganti come ad esempio il molibdeno. La resistenza alla corrosione è
invece diminuita dal manganese, che talvolta sostituisce il nichel; effetto negativo ha
pure il carbonio al di sopra di certi valori (0,05%. ) in caso di trattamenti termici,
saldature o sollecitazioni elevate (in questi casi si trova talvolta impiegato il titanio o
il niobio come stabilizzante).
Quando è impedita la formazione di questo strato di ossido di cromo o quando questo
viene continuamente distrutto, gli acciai inossidabili austenitici si corrodono.
I tipi di corrosione riscontrabili sono:
1. corrosione uniforme; - corrosione galvanica; - corrosione interstiziale; - corrosione puntiforme (vaiolatura o pitting); - corrosione sotto sforzo (stress corrosíon); - corrosione intercristallina; - ossidazione da eterogeneità; - corrosione per fatica, ecc.
Per poter utilizzare bene la resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili, è necessario: - conoscere i tipi di corrosione possibili e le loro cause; - scegliere le leghe adatte per ogni applicazione pratica; - far attenzione alla progettazione corretta dei manufatto per evitare situazioni che possono essere causa di corrosione;