di Riccardo Guariento • 21 ottobre 2024
L’acciaio inossidabile è apprezzato per le sue eccellenti proprietà meccaniche e per la sua straordinaria resistenza alla corrosione, che lo rendono uno dei materiali più utilizzati in una vasta gamma di settori industriali. Tuttavia, non tutti gli acciai inox sono uguali: la loro resistenza alla corrosione varia notevolmente a seconda della composizione chimica e della struttura microcristallina. In questo articolo esamineremo in dettaglio i principali gradi di acciaio inossidabile, soffermandoci sulle loro proprietà anticorrosive e sulle applicazioni più appropriate per ciascuno.
Composizione Chimica e Resistenza alla Corrosione
La resistenza alla corrosione degli acciai inox dipende principalmente dalla presenza di cromo, che costituisce almeno il 10,5% della composizione di base. Il cromo forma uno strato passivante di ossido di cromo (Cr₂O₃) sulla superficie del metallo, che impedisce l’ossidazione ulteriore e protegge l’acciaio dalla corrosione. Tuttavia, altri elementi chimici, come nichel, molibdeno e azoto, giocano un ruolo cruciale nell’aumentare la resistenza in ambienti specifici, come quelli acidi, alcalini o salini.
Classificazione degli Acciai Inossidabili
Gli acciai inossidabili sono generalmente suddivisi in cinque categorie principali: austenitici, ferritici, martensitici, duplex e indurenti per precipitazione. Ognuna di queste classi ha caratteristiche uniche che ne determinano l’impiego in specifiche condizioni operative.
1. Acciai Inossidabili Austenitici
Gli acciai inossidabili austenitici, come l’AISI 304 e l’AISI 316, sono i più utilizzati e rappresentano oltre il 70% della produzione globale. La loro composizione è caratterizzata da un’elevata percentuale di cromo (circa 18-20%) e nichel (circa 8-10%). Il nichel stabilizza la struttura austenitica, garantendo una buona tenacità anche a basse temperature.
- Resistenza alla corrosione: Il grado 304 è resistente alla corrosione atmosferica e in molti ambienti moderatamente corrosivi, ma in ambienti altamente aggressivi (ad esempio in presenza di cloruri), l’AISI 316 è preferibile grazie al contenuto di molibdeno (2-3%), che migliora significativamente la resistenza alla corrosione da pitting e fessurazione.
- Applicazioni tipiche: Impianti chimici, alimentari e farmaceutici, costruzioni navali, attrezzature per la lavorazione degli alimenti, e serbatoi di stoccaggio.
2. Acciai Inossidabili Ferritici
Gli acciai inossidabili ferritici, come l’AISI 430, hanno una struttura cristallina ferritica, stabilizzata dall’assenza di nichel e da un più elevato contenuto di cromo (circa 16-18%). Questa classe offre un buon rapporto qualità-prezzo, ma è meno resistente in condizioni ambientali aggressive rispetto agli austenitici.
- Resistenza alla corrosione: Gli acciai ferritici sono resistenti alla corrosione atmosferica e in ambienti debolmente corrosivi, ma tendono a non essere adatti per l’uso in ambienti acidi o marini.
- Applicazioni tipiche: Produzione di elettrodomestici, componenti automobilistici, e applicazioni decorative come ringhiere e finiture interne.
3. Acciai Inossidabili Martensitici
Gli acciai inossidabili martensitici, come l’AISI 410, sono caratterizzati da un contenuto medio di cromo (circa 12-14%) e da una struttura che può essere temprata per ottenere maggiore durezza e resistenza meccanica.
- Resistenza alla corrosione: Rispetto agli austenitici e ai ferritici, gli acciai martensitici offrono una resistenza inferiore alla corrosione, ma sono preferiti in applicazioni dove è richiesta alta resistenza meccanica, come coltelli, lame e strumenti chirurgici.
- Applicazioni tipiche: Lame di coltelli, turbine, valvole, e attrezzature per la lavorazione della plastica.
4. Acciai Duplex
Gli acciai inossidabili duplex, come il 2205, combinano le migliori proprietà degli acciai austenitici e ferritici. Hanno una struttura a doppia fase (circa 50% austenite e 50% ferrite), con un contenuto di cromo del 22-25%, nichel e molibdeno. Questa composizione conferisce agli acciai duplex un’eccellente resistenza meccanica e alla corrosione, particolarmente in ambienti marini o altamente corrosivi.
- Resistenza alla corrosione: Gli acciai duplex sono estremamente resistenti alla corrosione da stress, al pitting e alla fessurazione causata da cloruri, rendendoli ideali per applicazioni in ambienti difficili.
- Applicazioni tipiche: Impianti offshore, costruzioni navali, impianti di desalinizzazione, e industrie chimiche.
5. Acciai Inossidabili Indurenti per Precipitazione
Questa categoria di acciai inossidabili, rappresentata da leghe come l’AISI 17-4 PH, combina la resistenza alla corrosione tipica degli inox con un’alta resistenza meccanica ottenuta tramite trattamenti termici di indurimento per precipitazione.
- Resistenza alla corrosione: Questi acciai offrono una buona resistenza alla corrosione, paragonabile a quella degli austenitici, con l’ulteriore vantaggio di elevate proprietà meccaniche.
- Applicazioni tipiche: Componenti aerospaziali, attrezzature per l’industria energetica e componenti strutturali sottoposti a carichi elevati.
Fattori che Influenzano la Resistenza alla Corrosione
Oltre alla composizione chimica, la resistenza alla corrosione degli acciai inox può essere influenzata da diversi fattori:
- Trattamenti superficiali: La lucidatura, l’elettrolucidatura e il passivaggio possono migliorare la resistenza alla corrosione rimuovendo impurità e perfezionando lo strato passivante.
- Temperatura e concentrazione dell’ambiente corrosivo: Alte temperature e soluzioni concentrate di acidi o cloruri possono accelerare la corrosione. In questi casi, acciai con alto contenuto di molibdeno o leghe speciali sono più indicati.
- Presenza di cloruri: Gli ambienti ricchi di cloruri, come quelli marini, possono innescare fenomeni di corrosione localizzata, come il pitting e la fessurazione, anche negli acciai più resistenti. In queste situazioni, l’uso di acciai duplex o austenitici contenenti molibdeno (come l’AISI 316) è fortemente consigliato.
La scelta del giusto grado di acciaio inossidabile è cruciale per garantire la longevità e la sicurezza delle applicazioni industriali. Ogni ambiente e ogni tipo di corrosione richiedono un’attenta valutazione delle proprietà del materiale, con particolare attenzione alla composizione chimica e alla struttura microcristallina. Conoscere le differenze tra i vari gradi di acciaio inox è essenziale per evitare problemi di corrosione, ottimizzare la durata dei componenti e garantire il successo dei progetti.