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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;