Acciaio inox

Gli acciai inox (o acciai inossidabili) sono leghe a base di ferro e carbonio che contengono anche altri elementi, quali principalmente cromo, nichel, molibdeno, manganese, silicio, titanio, ecc, che li rendono particolarmente resistenti alla corrosione.

Questi elementi sono 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.

Gli acciai inox hanno un contenuto massimo di carbonio dell’1,2% e un valore minimo di cromo pari all’11-12%.

Se la percentuale dei leganti è elevata (oltre il 50% in peso), non si parla più di acciai inox bensì di leghe inox austenitiche: costituiscono un ampliamento degli acciai inox austenitici tradizionali e sono nate per coprire le debolezze di questi ultimi in fatto di resistenza alla corrosione, sia alveolare che tensocorrosione.

Possiamo quindi distinguere:

– gli acciai martensitici
carbonio compreso tra 0,1 e 0,50%
cromo compreso tra 11 e 18%

– gli acciai ferritici
carbonio al di sotto dello 0,1% (può crescere fino allo 0,35% solo quando il cromo è al limite superiore)
cromo compreso tra 16 e 30%

– gli acciai austenitici
carbonio al di sotto dello 0,1%
cromo compreso tra 16 e 26%
nichel tra il 6 e il 22%
Il nichel può essere sostituito dal manganese, altro elemento austenizzante

I costituenti sono cromo (20-27%), nichel (25-42%) e molibdeno (3-6%). Queste percentuali elevate conferiscono alle leghe una maggior resistenza alla corrosione da acidi ad alta temperatura ed a forte concentrazione ed alle rotture per tensocorrosione in atmosfera ricca di cloro.

Le proprietà fondamentali sono quelle tipiche degli acciai inox austenitici, ma con una migliorata saldabilità.

Le leghe più utilizzate sono quelle denominate AISI 304 (304 L), 316 (316 L), 321 e 347 (queste ultime due sono versioni migliorate del 304), 301 e 302.

Il 304, se portato ad alta temperatura (400 °C – 840 °C, ad esempio durante la saldatura), si sensibilizza alla corrosione intergranulare a causa della precipitazione dei carburi di Cromo (M23C6) sui bordi di grano della struttura metallica. La precipitazione di questi carburi causa una notevole diminuzione del tenore di cromo nelle zone circostanti ai bordi di grano e, se si scende al di sotto del 12%, il film di passività dell’acciaio non è più sufficiente a proteggere il materiale sottostante. Si rischia quindi di avere rotture per corrosione selettiva lungo il perimetro dei bordi di grano.

Per evitare questi problemi si “stabilizza l’acciaio” con delle aggiunte di titanio nel caso del 321 e di niobio (o columbio) nel caso del 347. La stabilizzazione consiste nel fatto che il titanio e il niobio formano dei carburi che sottraggono parte del carbonio alla matrice metallica, evitando che questo elemento possa legarsi al cromo.

Per quanto riguarda il 316 questo inox ha una buona resistenza alla vaiolatura a causa della discreta percentuale di molibdeno (2-3%) ma se questa non fosse sufficiente si può optare per il 317 che contiene percentuali di molibdeno maggiori.