Gli acciai inossidabili sono delle leghe a base di Ferro, Cromo e Carbonio, contenenti eventualmente altri elementi come Nichel, Molibdeno, Silicio, Titanio, etc.

Sono definiti inossidabili per il fatto che, in presenza di un ambiente ossidante (quindi anche a contatto con l'aria), si forma sulla loro superficie uno strato protettivo costituito da Ossigeno adsorbito.

Questo strato invisibile, che ha lo spessore di un atomo e che si riforma spontaneamente in caso di distruzione, costituisce una barriera al proseguimento dell'ossidazione, e quindi della corrosione.

Condizione indispensabile perchè tale strato protettivo si formi è la presenza di una quantità sufficiente di Cromo.

TIPI DI ACCIAI INOSSIDABILI:

In relazione al loro comportamento strutturale, che varia in funzione della composizione chimica, si possono dividere gli acciai inossidabili in:

• martensitici
• ferritici
• austenici
• austeno-ferritici

Acciai inossidabili martensitici

Sono essenzialmente acciai al solo Cromo (11-18%) contenenti eventualmente piccole quantità di altri elementi.

Questi acciai possono aumentare le loro caratteristiche meccaniche di carico di rottura, limite elastico e durezza, mediante un trattamento di tempra. [Al variare della temperatura di trattamento termico e delle percentuali di Carbonio e di Cromo presenti, si può ottenere un campo molto vasto di caratteristiche meccaniche.]

In seguito al trattamento di tempra, per diminuire l’eccessivo infragilimento degli acciai martensitici, è opportuno (e spesso indispensabile) far seguire un secondo processo, detto di rinvenimento. Si tratta di un trattamento termico a 150-200°C che garantisce inoltre le migliori condizioni di resistenza alla corrosione.

Un rinvenimento a 600-650°C dopo la tempra, garantisce le migliori condizioni di lavorabilità, mantenendo buone le caratteristiche meccaniche e di resistenza alla corrosione.

Gli acciai martensitici risultano particolarmente indicati per la costruzione di organi meccanici sottoposti a carichi notevoli ed all'usura in ambienti non eccessivamente corrosivi (es. palette per turbine a vapore).

Acciai inossidabili ferritici

Sono essenzialmente delle leghe Ferro-Cromo-Carbonio con eventuali piccole aggiunte di altri elementi.

La loro caratteristica principale è di avere una struttura ferritica a qualsiasi temperatura, e quindi non sono suscettibili di aumento delle caratteristiche meccaniche per effetto di trattamenti termici.

Questi acciai presentano un brusco abbassamento della tenacità a temperature di poco inferiori a quelle dell'ambiente, per cui sono i meno adatti, tra gli inossidabili, ad essere impiegati alle basse temperature.

Bisogna tenere conto che questi materiali, se non "stabilizzati" dalla presenza di opportuni leganti, presentano un notevole fenomeno di infragilimento per permanenze a temperature tra i 400 ed i 600°C, anche se non eccessivamente prolungate. Tale fenomeno si manifesta quando il materiale ritorna a temperatura ambiente. Di qui la necessità di particolari cautele durante i processi di saldatura.

La loro facilità di formatura a freddo, la loro resistenza alla corrosione in ambienti di media aggressività, uniti alla buona lucidabilità delle superfici [che migliora la resistenza agli agenti corrosivi fornendo nel contempo un aspetto esteticamente molto apprezzabile], danno a questi materiali un vastissimo campo di impiego, dall'industria automobilistica all'edilizia, dagli elettrodomestici alla posateria.

Acciai inossidabili austenici 

Sono caratterizzati da una struttura austenica stabile a qualsiasi temperatura, quindi non sono suscettibili di miglioramento delle caratteristiche meccaniche per effetto di trattamenti termici.

In funzione della loro composizione chimica e delle caratteristiche di impiego, si possono dividere in tre gruppi:

• Austenici al Cr-Ni, caratterizzati dalla presenza del 16-20% di Cr e 7-12% di Ni, con possibile aggiunta di altri elementi quali Zolfo e Selenio che ne facilitano la lavorazione per asportazione di truciolo, oppure Titanio o Nobio quali stabilizzanti del Carbonio ad evitare la formazione di Carburi di Cromo.
  
  Posseggono caratteristiche meccaniche non elevate a temperatura ambiente, ma restano notevoli a temperature molto basse. Inoltre hanno una buona resistenza alla fatica ed alla corrosione in quasi tutti gli ambienti aggressivi.
  
  Per questo sono molto impiegati nell'industria alimentare e chimica, nelle apparecchiature sanitarie, nell'utensileria da cucina e nel pentolame.
  
  
• Austenici al Cr-Ni-Mo, caratterizzati nella composizione chimica dal Cr 16-18%, dal Ni 10-18% e dal Mo 2-6%.
  
  La presenza di quest'ultimo elemento dona a questi acciai una particolare resistenza alla corrosione per vaiolatura, consentendone quindi l'impiego anche in ambiente di forte aggressività chimica ed anche in presenza di soluzioni contenenti ioni Cloro.
  
  L'ottima resistenza alla corrosione di questa categoria di inossidabili ne consente l'impiego nella fabbricazione di impianti per la lavorazione di nitrati, della cellulosa, delle fibre naturali e sintetiche.
  
  Sono impiegati inoltre nelle costruzioni navali e nell'industria alimentare con lavorazione di prodotti particolarmente aggressivi (mostarde, succhi di frutta) e nell'industria enologica, per la conservazione di vini bianchi e vermouth particolarmente sensibili ad ogni eventuale traccia di Ferro che entri in soluzione.
  
  
• Refrattari, si distinguono per le caratteristiche di resistenza meccanica e di resistenza alla corrosione che mantengono anche a temperature piuttosto elevate.
  
  Vengono utilizzati nella fabbricazione di elementi di forni per i trattamenti termici, di forni e raffreddatori per cementeria, stampi ed attrezzature per la lavorazione del vetro, collettori di motori endotermici.

Acciai inossidabili austeno-ferritici

Sono acciai con tenori in Cromo sempre superiori al 16% ed altri elementi quali Nichel, Molibdeno, Manganese, Silicio. Presentano una struttura mista di austenite e ferrite.

Essi offrono una saldabilità decisamente migliore di quella degli acciai ferritici e nello stesso tempo caratteristiche di resistenza alla corrosione sotto tensione superiori a quelle degli acciai austenici.

Risultano inoltre quasi esenti dal pericolo di corrosione intergranulare. Hanno una resistenza alla corrosione per vaiolatura superiore ai tipi ferritici e una resistenza alla corrosione in ambiente fortemente acidi analoga a quella degli acciai austenici.
Le caratteristiche meccaniche a temperatura ambiente sono superiori a quelle dei tipi ferritici, la resistenza a fatica è superiore a quella austenici.

Ne consegue l'interesse che viene dimostrato attualmente nei confronti di questi acciai nel caso di applicazioni in ambiente marino, fortemente soggette a corrosioni, e anche nel caso di trattamento di sostanze alimentari salate.

LE FINITURE SUPERFICIALI

Sia sui prodotti finiti di acciaieria, sia sui manufatti di acciai inossidabili lo stato superficiale ha un'elevata importanza ai fini non solo estetici, ma anche della resistenza intrinseca alla corrosione del materiale.

La resistenza alla corrosione, in linea di massima, sarà tanto più elevata quanto maggiore risulterà la levigatura della superficie, ossia quanto minore sarà la rugosità superficiale dell'elemento di acciaio inossidabile.

Oltre a questi fattori ne vanno considerati anche altri, quali ad esempio il legame che esiste tra la pulibilità e la maggiore o minore levigatezza di una superficie.

Principali tipi di finitura:

• finitura 2B: è la finitura mediante una laminazione pellicolare a freddo (skin pass) con cilindri lucidi. Il suo aspetto è grigio argenteo brillante ed è la finitura più diffusa per le lamiere laminate a freddo
• finitura BA: è una finitura di lamiere e nastri laminati a freddo ottenuta per trattamento termico di ricottura, ricristalizzazione o solubilizzazione in atmosfera inerte dopo la laminazione e la successiva sgrassatura. Dato il tipo di trattamento termico, il materiale non viene ossidato e quindi non è necessaria l’operazione di decapaggio, mantenendo così quell'aspetto molto lucido e brillante, quasi perfettamente speculare che deriva dalla laminazione a freddo. [Segue un'eventuale, ulteriore laminazione skin pass.]

IL "NEMICO" DEGLI ACCIAI INOSSIDABILI: LA CORROSIONE.

Una delle caratteristiche peculiari degli acciai inossidabili e una delle ragioni del continuo diffondersi del loro impiego è certamente la loro resistenza alla corrosione.

Tuttavia sarebbe errato pensare che tali materiali possano reggere dovunque e comunque a quell'insieme di fenomeni di decadimento che va sotto il nome di corrosione.

La loro resistenza dipende infatti da molti fattori:

• dalle condizioni intrinseche (principalmente dalla loro costituzione analitica e strutturale)
• dal tipo di ambiente nel quale si trovano
• dal modo con cui essi sono accoppiati tra loro o con altri materiali
• dalle vicende tecnologiche alle quali sono stati sottoposti
• dalle condizioni di messa in opera
• dal disegno dei particolari e dall'insieme e così via.

Il fenomeno della corrosione, se osservato più attentamente, si può presentare in maniera molto differente e quindi risulta importante conoscere il meccanismo e le cause che lo generano, al fine di prendere gli oppourtuni provvedimenti nella scelta dei materiali da utilizzare.

I tipi di corrosione più pericolosi sono solitamente quelli localizzati che possono da luogo al formarsi di cricche, fori, fessurazioni.

Al contrario i fenomeni generalizzati sono i meno pericolosi, in quanto si manifestano sotto forma di aggressione progressiva e abbastanza costante nel tempo. Questo permette di stabilire, con sufficiente approssimazione, la durata del materiale interessato dalla corrosione.

Principali tipologie di corrosione:

• corrosione galvanica: si verifica quando, in presenza di un elettrolita (una soluzione acida, l'umidità atmosferica), due elementi metallici diversi sono collegati direttamente tra di loro con continuità elettrica, formando una vera e propria "pila".
  
  Tra loro quello che si corroderà più velocemente sarà quello che risulterà più anodico. Pertanto risulterà sconsigliato congiungere con chiodi o viti di alluminio o di acciaio comune, parti di acciaio inossidabile immerse in ambienti corrosivi.
  
  Risulterà sconsigliato anche contaminare gli acciai inossidabili con materiali più anodici (per esempio acciai comuni) dato che le piccole tracce di questi si corroderebbero rapidamente.
  
  È sempre opportuno invece, quando esistono le premesse per il verificarsi di una corrosione galvanica, unire acciai inossidabili con altre parti di acciaio inossidabili
  
  
• corrosione interstiziale: è un tipo di corrosione localizzata e può insorgere quando un manufatto presenta degli interstizi fra due superfici accoppiate.
  
  Per evitare l'insorgere di tale fenomeno è auspicabile in fase di progettazione evitare la formazione di interstizi aperti verso l'ambiente corrosivo.
  
  È importante inoltre cercare di evitare la formazione di depositi, anche di materiali inerti, sulla superficie dell'acciaio inossidabile
  
  
• corrosione per vaiolatura: è una corrosione localizzata e per le sue caratteristiche è molto pericolosa, dato che agisce in profondità su areole molto ristrette.
  
  Tali effetti facilmente possono sfuggire ad un controllo visivo, per cui il danno progredisce senza ostacoli fino a perforare la parte aggredita.
  
  I fattori che possono favorirne l'insorgere sono diversi: asperità superficiali (quanto più una superficie è liscia tanto meno è soggetta alla corrosione), scaglie superficiali o contaminazioni ferrose.
  
  Tipici ambienti atti a sviluppare la corrosione per vaiolatura sono l'acqua marina e, in generale, le acque contenenti ioni di cloro, specialmente se stagnanti.
  
  In generale la massima resistenza alla corrosione si avrà utilizzando acciai speciali ad alto contenuto di molibdeno.
  
  Altri accorgimenti da poter mettere in atto sono: assicurare la più assoluta decontaminazione delle superfici da tracce ferrose, impiegare inibitori di corrosione, evitare presenza di interstizi fra le superfici del manufatto a contatto con il mezzo aggressivo
  
  
• corrosione sotto tensione: è un fenomeno di corrosione localizzata ed è particolarmente preoccupante perché si sviluppa in profondità e in maniera molto veloce nella membratura aggredita.
  
  Generalmente si manifesta senza particolari segni premonitori e si arresta quando la sollecitazione a trazione viene a cessare. 
  
  La causa dell'insorgenza di tale fenomeno è da imputare solitamente a stati di sollecitazione esterni, da escursioni termiche o da sollecitazioni interne, generati da lavorazioni per deformazione plastica come piegature, saldature, imbutiture etc.
  
  Gli accorgimenti da adottare per evitare il verificarsi di questo tipo di corrosione sono: rimuovere le tensioni generate dalle lavorazioni, studiare accuratamente in fase di progetto il manufatto o l'impianto, così da evitare, sia durante la sua realizzazione, sia durante l'esercizio, di generare stati di sollecitazione a trazione
  
  
• corrosione per fatica: si manifesta su tutta la superficie dell'elemento sottoposto alla coincidente azione della sollecitazione ciclica e dell'aggressione ambientale, con la comparsa di cricche. Gli ambienti che favoriscono l'insorgenza di questa tipologia di corrosione sono l'acqua di mare e le soluzioni di cloruri.
  
  Per prevenire il fenomeno è necessario operare contemporaneamente in diverse direzioni: nella scelta del tipo di acciaio più adatto da utilizzare, nella fase di progettazione cercando di ridurre il più possibile fenomeni vibratori che generano gli stati di sollecitazioni cicliche
  
  
• corrosione intergranulare: è un tipo di corrosione causato da agenti aggressivi che intaccano i bordi dei grani degli acciai inossidabili, quando, dopo il verificarsi di vicende termiche, essi dovessero risultare sensibilizzati.
  
  Un acciaio inossidabile è sensibilizzato quando permane per un tempo anche breve, a determinate temperature, che causano al materiale la perdita delle caratteristiche di resistenza meccanica e di tenacità.
  
  La temperatura considerata dannosa è compresa fra i 450°C e 850°C per gli acciai inossidabili austenici, superiore ai 950°C per gli acciai ferritici e compresa tra i 250°C e i 1300°C per gli acciai austenici stabilizzati.
  
  Per il pericolo di corrosione intergranulare, quando si opera in ambienti tali da provocarla, è opportuno tenere presenti alcune avvertenze, quali: evitare l'utilizzo di materiali sensibilizzati, impiegare acciai inossidabili stabilizzati oppure a basso contenuto di carbonio
  
  
• corrosione per erosione: è originata dallo scorrere di un fluido, anche blandamente corrosivo, quando sulla superficie dell’acciaio inossidabile siano presenti particelle solide capaci di causare un'usura meccanica.
  
  È il caso di acque salmastre o di scarico contenenti particelle abrasive in sospensione. L'attacco avviene tanto più severamente quanto è maggiore è la quantità di solido in sospensione nel fluido. Esso si verifica quindi, in particolare, in corrispondenza di curve a raggio stretto di tubazioni, negli innesti a "T" di tubazioni, sulle giranti di pompe e sulle pale di turbine.
  
  Per ovviare a questo tipo di corrosione è necessario predisporre un accurato disegno delle parti così da evitare moti turbolenti del fluido, brusche variazioni di direzione nella velocità del flusso, evitare o ridurre la presenza di solidi in sospensione.
  
  [Ovviamente, quando ciò non sia possibile oltre un certo limite, è necessario scegliere tra gli acciai inossidabili quelli che presentano maggiore resistenza alla corrosione, oppure una buona resistenza all'usura.]
  
  Va comunque ricordato che gli acciai inossidabili presentano di solito una buona resistenza a questo genere di corrosione e sono in grado di reggere a velocità del fluido superiori rispetto ad altre leghe.
  
  
• la corrosione per cavitazione: si verifica per attacco della superficie metallica di un fluido, anche in assenza di particelle solide abrasive, per cause puramente fluidodinamiche, quando la velocità fluido-parete è molto elevata.
  
  In queste condizioni, che si possono verificare su pompe, turbine, eliche, organi in rotazione o sottoposti a vibrazione in un fluido, possono formarsi aree di bassa pressione che generano nel fluido bolle.
  
  Esse si formano e scoppiano con estrema rapidità e generano delle onde d'urto, in grado di accelerare il fenomeno corrosivo, che ha quindi origine essenzialmente meccanica.
  
  I metodi per ovviare a questo attacco sono: innanzitutto prevedere, in sede di progettazione fluidodinamica e di disegno del particolare, il modo di evitare l'instaurarsi d'un fenomeno di cavitazione. Oppure utilizzare acciai austenici di notevoli caratteristiche elastoplastiche o acciai inossidabili di elevata durezza e resistenza
  
  
• corrosione per sfregamento: si può verificare quando due superfici non lubrificate, in ambiente atmosferico, sono variamente in contatto tra loro: pressate l'una contro l'altra così da provocare piccole deformazioni locali, sottoposte a vibrazioni o comunque a uno sfregamento ciclico continuo, di ampiezza anche limitata.
  
  Il fenomeno si forma a causa della distruzione meccanica localizzata dello strato passivo presentandosi con l'aspetto di piccole ulcere superficiali di tipo vaioliforme.
  
  Per ovviare a questo tipo di corrosione si cerca di modificare, per quanto è possibile, il regime di movimento tra le parti agendo in modo o da evitare lo sfregamento tra di esse, o almeno da aumentare l'ampiezza dello stesso.
  
  Si può inoltre ricorrere ad una buona lubrificazione con fluidi di opportuna viscosità, estesa a tutta la superficie di contatto, o interponendola tra le parti con buone caratteristiche plastiche.
  
  Si cerca così di portarsi al di fuori delle condizioni critiche di formazione del fenomeno.

ACCIAI SU CUI ESEGUIAMO LAVORAZIONI

Acciaio AISI 430-UNI X 8 Cr 17 (acciaio inossidabile ferritico)

Proprietà

• buona resistenza alla corrosione in ambienti non particolarmente aggressivi
• possibilità di ottenere un eccellente aspetto superficiale
• la saldatura può presentare qualche problema legato all'ingrossamento del grano

Finitura

• BA (acciaio lucido)

Utilizzo

• architettura
• casalinghi
• arredamento
• decorazione
• elettrodomestici

Acciaio AISI 316-UNI X 5 CrNiMo 1712 (acciaio inossidabile austenico)

Proprietà

• presenza di Molibdeno, che conferisce un'elevata resistenza alla corrosione 
• buona lucidabilità e saldabilità 
• duttilità di impiego 

Finitura

• 2B (acciaio opaco)
• BA (acciaio lucido)

Utilizzo

• Industria chimica
• industria tessile
• industria cartaria
• decorazione e arredamento in ambiente marino etc.

Acciaio AISI 304-UNI X 5 CrNi 1810 (acciaio inossidabile austenico)

Proprietà

• buona resistenza alla corrosione in aria e acqua ed a contatto con i prodotti
alimentar i 
• buona saldabilità 
• buona lucidabilità

Finitura

• 2B (acciaio opaco)
• BA (acciaio lucido)
• satinatura

Utilizzo

• Industria chimica
• industria alimentare
• mobilio ospedaliero
• arredo urbano
• impianti per la collettività
• attrezzatura per cucine

LAVORAZIONI CHE ESEGUIAMO SULL’ACCIAIO

• Cesoiatura AISI 430,316,304 Fino a 3 mm
• Taglio laser AISI 430,316,304 Fino a 3 mm in azoto, 5 mm in ossigeno
• Piegatura AISI 430,316,304 Fino a 3 mm