2026-04-14
Definizione di acciaio inossidabile
Acciaio inossidabile è un nome generico per gli acciai inossidabili e resistenti agli acidi.
Acciaio inossidabile: Un acciaio che non si corrode in ambienti leggermente corrosivi come l'atmosfera e l'acqua dolce.
Acciaio resistente agli acidi: Acciaio che resiste alla corrosione in ambienti corrosivi aggressivi come acidi, alcali, sali e acqua di mare.
Classificazione dell'acciaio inossidabile
I gradi, la composizione chimica e le proprietà dell'acciaio inossidabile sono vari. I metodi di classificazione più comuni si basano principalmente sulla composizione chimica di base, sulla microstruttura dell'acciaio e su una combinazione di entrambi.
1.Classificazione per composizione chimica principale
La più comune è la divisione dell'acciaio inossidabile in base agli elementi chimici in due gruppi principali: acciai inossidabili al cromo e al cromo-nichel.
(1).Cromo
Se il principale elemento legante di un acciaio diverso dal ferro è il cromo, l'acciaio inossidabile è chiamato acciaio inossidabile al cromo.
(2).Cromo-nichel
Se i principali elementi di lega nell'acciaio, oltre al ferro, sono il cromo e il nichel, tale acciaio inossidabile è chiamato acciaio inossidabile al cromo-nichel.
2.Classificazione in base alla microstruttura dell'acciaio
La microstruttura dell'acciaio si riferisce alle caratteristiche della struttura cristallina e della microstruttura dell'acciaio. In base alla loro microstruttura, gli acciai inossidabili si dividono principalmente in cinque categorie: acciai inossidabili ferritici, austenitici, martensitici, duplex (bifase) e indurenti per precipitazione.
(1).Acciaio inossidabile ferritico
L'acciaio inossidabile ferritico è un acciaio con un reticolo cristallino cubico a corpo centrato, contenuto di carbonio ≤ 0,20%, contenuto di cromo compreso tra 10,5% e 32%, che mantiene una struttura ferritica sia a temperature elevate che ambientali. Questo tipo di acciaio inossidabile non viene indurito mediante trattamento termico.
A seconda del contenuto di cromo, gli acciai inossidabili ferritici si dividono in a basso contenuto di cromo (contenuto di cromo 10,5%–15,0%), a medio cromo (contenuto di cromo 16%–22%) e ad alto contenuto di cromo (contenuto di cromo 23%–32%). L'acciaio inossidabile ferritico è una delle tre classi principali di acciai inossidabili, apparsa quasi contemporaneamente agli acciai martensitici e austenitici all'inizio del XX secolo. In termini di volume di produzione, l'acciaio inossidabile ferritico è secondo solo agli acciai austenitici al cromo-nichel: nella produzione globale di acciaio inossidabile, la quota dell'acciaio ferritico è solitamente di circa il 30%. L'acciaio inossidabile ferritico è caratterizzato da elevati volumi di produzione, un'ampia gamma di applicazioni ed eccellenti proprietà a tutto tondo in sezioni sottili. Poiché tali acciai non contengono nichel o solo alcune qualità ne contengono una piccola quantità, il loro costo e prezzo sono relativamente bassi, il che li rende la classe più importante di acciai inossidabili scarsamente legati con nichel.
Fino agli anni '50 e '60, i tradizionali acciai inossidabili ferritici, fusi in forni elettrici ad arco senza affinazione secondaria, presentavano livelli normali di carbonio e azoto, la cui ulteriore riduzione era estremamente difficile. Dagli anni '60, i progressi tecnologici nella produzione di acciaio inossidabile e l'uso di processi di raffinazione secondari come AOD e VOD hanno portato allo sviluppo di moderni acciai inossidabili ferritici a basso e bassissimo contenuto di carbonio e azoto, che hanno ampiamente superato e risolto con successo una serie di svantaggi degli acciai ferritici tradizionali. La loro produzione è aumentata e la loro portata è in costante espansione.
(2).Acciaio inossidabile austenitico
L'acciaio inossidabile austenitico mantiene la sua struttura austenitica sia a temperatura elevata che ambiente senza subire trasformazioni strutturali. Pertanto, l'acciaio inossidabile austenitico si riferisce anche agli acciai che non possono essere rinforzati mediante trattamento termico. Tuttavia, a causa della sua tendenza all'incrudimento (indurimento), la sua resistenza può essere aumentata mediante deformazione plastica a freddo. La bassa resistenza di tali acciai allo stato bonificato era un tempo considerata uno dei principali svantaggi degli acciai inossidabili austenitici.
Per affrontare il problema della corrosione intergranulare nello stato sensibilizzato e migliorare la resistenza alla corrosione, sono stati sviluppati acciai inossidabili austenitici a bassissimo contenuto di carbonio, tipicamente aventi un contenuto di carbonio ≤ 0,03%. All'aumentare della resistenza alla corrosione, la resistenza di tale acciaio diminuisce leggermente. Dagli anni '70 sono disponibili acciai inossidabili austenitici con contenuto di azoto controllato (contenuto di azoto residuo nell'acciaio entro limiti standard, ad es. [N] ≤ 0,10% o [N] ≤ 0,12%) o legati con azoto (quantità massima di azoto che può essere introdotta nell'acciaio a pressione atmosferica, ad es. per ottenere una resistenza sufficientemente elevata grazie al rafforzamento della soluzione solida con azoto. E gli acciai inossidabili austenitici ad alto contenuto di azoto prodotti mediante iniezione di azoto ad alta pressione (la quantità di azoto introdotta sotto pressione, ovvero [N] > 0,4% o ≥ 0,5%) hanno una resistenza estremamente elevata e un'eccellente tenacità alla frattura. La combinazione del rafforzamento della soluzione solida di azoto e dell'incrudimento ha consentito ad alcuni acciai inossidabili austenitici di entrare nella categoria degli acciai inossidabili ad alta resistenza.
L'acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel, tra le cinque principali classi di acciai inossidabili esistenti, ha le migliori proprietà complesse, ha il maggior numero di qualità, ha la gamma e le specifiche più complete, la portata più ampia, si sviluppa al ritmo più veloce, è prodotto in grandi volumi e copre la più ampia sfera di consumo. A livello globale e nei principali paesi produttori di acciaio inossidabile, la quota di acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel rappresenta tipicamente oltre il 50%-60% della produzione totale di acciaio inossidabile.
Poiché il nichel è un elemento scarso e costoso, la sua carenza è particolarmente acuta in tempo di guerra. Introdotti negli anni '40, gli acciai inossidabili austenitici standard al cromo-manganese che sostituiscono il nichel con manganese e azoto (serie americana AISI 200), nonostante un lungo periodo di sviluppo, hanno una portata ristretta e un basso volume di produzione; negli Stati Uniti, la loro produzione annuale rappresenta solo una piccola percentuale della produzione totale di acciaio inossidabile. Negli ultimi anni, l'emergere di acciai inossidabili austenitici al cromo-manganese ad alta e altissima resistenza ad alto contenuto di azoto, nonché i progressi nella ricerca del manganese ad alto contenuto di azoto.
(3) Acciaio inossidabile martensitico
L'acciaio inossidabile martensitico è una classe di acciai inossidabili le cui proprietà possono essere controllate mediante trattamento termico (tempra, rinvenimento). In base alla loro composizione chimica si dividono in acciai inossidabili martensitici al cromo e martensitici al cromo-nichel.
Gli acciai inossidabili al cromo martensitici sono principalmente di tre tipi: a basso tenore di carbonio ([C] ≤ 0,15%), a medio carbonio ([C] 0,16%–0,40%) e ad alto tenore di carbonio ([C] > 0,40%). Il carbonio è un elemento di lega essenziale e importante negli acciai inossidabili al cromo martensitici.
Gli acciai inossidabili martensitici al cromo comprendono principalmente gli acciai tradizionali come 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13. Il contenuto di cromo in essi contenuto è almeno dell'11,5% e raggiunge il 18%, il che conferisce a questi acciai proprietà inossidabili e resistenza alla corrosione in ambienti deboli. Il contenuto di carbonio varia con il contenuto di cromo, tipicamente tra lo 0,10% e l'1,0%, per fornire una struttura austenitica ad alta temperatura e una struttura martensitica a temperatura ambiente dopo la tempra. A causa della formazione di martensite lamellare ad alto contenuto di carbonio e della precipitazione di carburi, questi acciai acquisiscono elevata resistenza ed elevata durezza. Il successivo rinvenimento dopo la tempra allevia le sollecitazioni da tempra e forma una struttura omogenea e stabile, conferendo all'acciaio una certa duttilità, tenacità e buona resistenza alla corrosione - un insieme di proprietà. Poiché gli acciai inossidabili al cromo martensitico sono inferiori a tutte le altre classi di acciai inossidabili in termini di resistenza alla corrosione e hanno anche bassa duttilità e tenacità, scarsa saldabilità o non possono essere saldati affatto, il loro uso diffuso è limitato.
Gli acciai inossidabili martensitici al cromo-nichel sono stati sviluppati per superare alcuni degli svantaggi degli acciai martensitici tradizionali. Inizialmente venne creato il famoso acciaio 1Cr17Ni2 sostituendo il carbonio con il nichel. Sebbene la sua tenacità sia aumentata rispetto agli acciai martensitici al cromo e la sua resistenza alla corrosione sia migliorata, non è ancora adatto alla saldatura.
I moderni acciai inossidabili (super) martensitici, sviluppati a partire dagli anni '60, sostituendo ulteriormente il carbonio con il nichel, ottenendo un contenuto di carbonio ultrabasso e introducendo il 2% -6% di Ni, mantengono una struttura austenitica ad alte temperature e, dopo tempra e rinvenimento a temperatura ambiente, acquisiscono una struttura composita costituita da lamella a basso o bassissimo contenuto di carbonio, austenite invertita e una piccola quantità di ferrite. L'ulteriore lega con molibdeno, rame e altri elementi rinforzanti consente a questi acciai di mantenere l'elevata resistenza degli acciai al cromo martensitico pur mantenendo una buona tenacità e saldabilità. A parità di contenuto di cromo, la resistenza alla corrosione dei moderni acciai martensitici supera significativamente la resistenza alla corrosione dei tradizionali acciai martensitici al cromo. Tuttavia, a causa del basso contenuto di carbonio, i moderni acciai martensitici perdono le caratteristiche di elevata durezza, resistenza all'usura ed elevata affilatura dei bordi inerenti agli acciai martensitici al cromo.
(4). Acciaio inossidabile a doppia fase
Sono passati quasi cento anni dalla scoperta che la presenza di piccole quantità di ferrite negli acciai inossidabili austenitici al cromo-nichel migliorava la resistenza alla corrosione intergranulare, cosa che portò alla nascita degli acciai bifase austenitici-ferritici (α+γ) al cromo-nichel e infine alla formazione di una classe di acciai bifase ufficialmente riconosciuta insieme alle tre principali classi di acciai inossidabili sopra menzionate.
Poiché il contenuto di nichel degli acciai bifase al nichel-cromo α+γ ampiamente utilizzati è generalmente del 5%–7%, che è solo circa la metà del contenuto di nichel degli acciai austenitici al nichel-cromo ampiamente utilizzati, e gli acciai bifase economici di recente sviluppo contengono solo l'1%–4% di Ni, gli acciai bifase α+γ sono anche un'importante classe di acciai inossidabili legati con parsimonia di nichel.
Lo sviluppo degli acciai inossidabili al cromo-nichel bifase α+γ ha attraversato circa tre fasi importanti. A seconda degli elementi di lega caratteristici, del valore PRE (resistenza equivalente alla corrosione per vaiolatura), dei cambiamenti nel rapporto tra le fasi α e γ, del periodo di comparsa e delle caratteristiche delle proprietà, gli acciai inossidabili a due fasi sono solitamente suddivisi in acciai di prima, seconda e terza generazione. In base agli elementi caratteristici della loro composizione, possono essere suddivisi in acciai bifase bassolegati, mediolegati e altolegati.
A causa delle difficoltà nel controllare il rapporto tra le due fasi, della limitata lavorabilità a caldo, della saldabilità e di fattori economici, il volume di produzione degli acciai a doppia fase di prima generazione era basso. Tuttavia, l’avvento dei moderni acciai inossidabili bifase ha ampiamente superato gli svantaggi e i limiti degli acciai di prima generazione, consentendo loro di ampliare la propria gamma di applicazioni, e rappresentano ora una classe di acciai con un enorme potenziale di sviluppo nel campo dell’ingegneria.
Le qualità sviluppate prima del 1971 appartengono alla prima generazione di acciai inossidabili bifase, incluso il primissimo acciaio bifase 1Cr25Ni5Mo1.5, apparso negli anni '30. Il contenuto di azoto negli acciai di prima generazione era al livello consueto caratteristico della fusione nei forni elettrici ad arco. Sebbene gli acciai bifase di prima generazione avessero già pienamente dimostrato le loro proprietà caratteristiche, a causa del valore PRE relativamente basso e delle differenze significative nel rapporto di fase nello stato temprato tra diversi gradi, che erano anche difficili da controllare con precisione, le eccellenti proprietà degli acciai bifase nella zona dei giunti saldati sono state significativamente deteriorate o addirittura completamente perse, il che ha seriamente ostacolato l'applicazione e lo sviluppo degli acciai bifase nelle strutture saldate.
Le qualità apparse tra il 1971 e il 1989 appartengono alla seconda generazione di acciai inossidabili a due fasi e sono caratterizzate da un contenuto obbligatorio di azoto. Poiché l'azoto è un elemento che forma e stabilizza attivamente l'austenite, con un aumento del suo contenuto nell'acciaio, da un lato aumenta la proporzione della fase austenite nel metallo base e aumenta la stabilità dell'austenite alle alte temperature, il che porta ad una diminuzione della quantità di materiale che si trasforma in ferrite alla stessa temperatura. D’altra parte, l’elevata velocità di diffusione dell’azoto durante il raffreddamento dalle alte temperature favorisce la rapida trasformazione della ferrite in austenite secondaria, che impedisce la formazione di una struttura di ferrite monofase sulla linea di fusione e nella zona termicamente alterata dopo la saldatura. L'introduzione dell'azoto ha creato le condizioni per l'emergere e lo sviluppo degli acciai a due fasi della seconda e delle generazioni successive. Poiché l'azoto nell'acciaio inossidabile è principalmente disciolto nell'austenite, l'effetto benefico dell'azoto sugli acciai inossidabili bifase è in realtà un riflesso dell'effetto dell'azoto sulla struttura e sulle proprietà della fase austenite negli acciai bifase.
I gradi introdotti dopo il 1990 appartengono alla terza generazione di acciai inossidabili bifase e sono caratterizzati da un ulteriore aumento del contenuto di molibdeno e azoto, grazie al quale il valore PRE di tali acciai è ≥ 40% e la resistenza alla corrosione, in particolare la resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale, è ulteriormente migliorata. Al giorno d'oggi sono anche chiamati acciai inossidabili super-dual-phase.
Dall’inizio degli anni 2000, lo sviluppo degli acciai inossidabili bifase è andato in due direzioni. Da un lato, il contenuto di elementi di lega continua ad aumentare per raggiungere una robustezza ancora più elevata e un’eccellente resistenza alla corrosione, come gli acciai SAF 2707 e SAF 3207 sviluppati dalla società svedese Sandvik, con un valore PRE > 45%, chiamati acciai inossidabili iperbifase. D'altra parte, vi è una tendenza verso lo sviluppo di acciai a doppia fase economici con basso contenuto di nichel e senza o con poco molibdeno, al fine di ridurre il costo e il prezzo degli acciai a doppia fase, nonché di migliorare significativamente la loro lavorabilità a caldo e saldabilità, aumentando così la loro competitività rispetto ad altri tipi di acciai inossidabili.
(5). Acciaio inossidabile indurente per dispersione
L'acciaio inossidabile indurente per dispersione è una classe di acciai inossidabili la cui struttura della matrice a temperatura ambiente può essere martensitica, austenitica o ferritica e che vengono rafforzati dalla precipitazione (invecchiamento) di composti intermetallici, nonché di carburi, nitruri e altre fasi sulla matrice a seguito di un adeguato trattamento termico.
Attualmente, gli acciai inossidabili indurenti per precipitazione ampiamente utilizzati sono principalmente suddivisi in tre tipi: acciai inossidabili indurenti per precipitazione martensitici, acciai inossidabili indurenti per precipitazione semi-austenitici e acciai inossidabili indurenti per precipitazione austenitici. Inoltre, spesso includono acciai inossidabili Maraging a bassissimo contenuto di carbonio.
Sebbene il principio dell'indurimento per precipitazione dell'acciaio inossidabile fosse noto già negli anni '30, dopo l'introduzione del primo grado di acciaio inossidabile indurente per precipitazione, Stainless W, non trovò applicazione pratica fino al 1946. Successivamente, a causa delle esigenze dell'industria aeronautica, aerospaziale, nucleare e chimica per acciai che combinassero resistenza alla corrosione con un elevato rapporto resistenza/peso, iniziarono ad emergere nuovi acciai inossidabili indurenti per precipitazione. Negli Stati Uniti, tali acciai erano classificati come serie 600. Gli acciai inossidabili Maraging a bassissimo tenore di carbonio sono apparsi negli anni '60. Sono stati sviluppati dagli acciai Maraging aggiungendo cromo per conferire proprietà inossidabili. Tipicamente sono anche classificati come acciai inossidabili martensitici indurenti per precipitazione.
L'acciaio inossidabile martensitico indurente per dispersione ha una struttura austenitica instabile che, dopo il trattamento in soluzione solida, subisce una trasformazione martensitica. Il successivo invecchiamento porta alla precipitazione di una seconda fase sulla matrice martensitica, che irrobustisce l'acciaio.
L'acciaio inossidabile maraging a bassissimo tenore di carbonio ha proprietà inossidabili; dopo il trattamento in soluzione solida e l'invecchiamento in essa, una seconda fase precipita su una matrice di martensite a bassissimo carbonio e alto contenuto di nichel, che rinforza l'acciaio.
Anche l'acciaio inossidabile semi-austenitico indurente per precipitazione è un acciaio con austenite instabile, ma la sua austenite è più stabile di quella degli acciai martensitici indurenti per precipitazione. Nello stato indurito a temperatura ambiente, l'acciaio semi-austenitico da tempra per dispersione ha una struttura austenitica. Dopo deformazione plastica a freddo, trattamento a bassa temperatura, o riscaldamento a circa 750°C per trattamenti di aggiustamento, l'austenite può essere trasformata in martensite, dopodiché, attraverso un successivo invecchiamento, si forma una seconda fase sulla matrice martensitica, rinforzando l'acciaio.
L'acciaio inossidabile austenitico indurente per precipitazione ha una struttura austenitica stabile. Dopo il trattamento in soluzione solida e il successivo invecchiamento, dalla matrice austenitica viene rilasciata una seconda fase che irrobustisce l'acciaio.
Shanghai Xinliang Stainless Pipe Industry Co., Ltd. è posizionata come esperta nella lavorazione di componenti di tubi ad alta precisione, fornendo ai clienti soluzioni complete dalla progettazione alla consegna. L'azienda è specializzata nella produzione, lavorazione e vendita di tubi e componenti capillari inossidabili inossidabili a parete sottile, di fascia media e alta, di precisione ultra piccola.
Utilizziamo materie prime inossidabili di alta qualità e controlliamo rigorosamente la composizione chimica, garantendo un'eccellente resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche dei prodotti.
I materiali comunemente utilizzati includono, ma non sono limitati a:
