GLI ACCIAI INOX
Nell’industria moderna si è constatato che le caratteristiche degli
acciai al carbonio non rispondono in modo soddisfacente alle esigenze dei
costruttori, e gli stessi acciai legati, qualora impiegati in ambienti
aggressivi, non offrono quelle doti di affidabilità e sicurezza richieste per
rendere sicure e durevoli nel tempo gli impianti industriali.
Per ottenere
queste particolari doti si ricorre ad una specifica qualità di acciai: gli
acciai INOX.
COSTRUZIONE
Gli acciai
inox devono avere elevata purezza per evitare che inclusioni provochino
eterogeneità nella struttura innescando processi di corrosione, e che
quantitativi più o meno rilevanti di elementi alliganti vadano persi sotto forma
di inclusioni (endogene); per questi e altri motivi, in fabbricazione
dell'acciaio inox avviene prevalentemente in forni elettrici. Per ottenere
queste caratteristiche, i materiali di partenza dovranno avere una elevata
purezza, che si potrà accertare previa analisi della composizione chimica.
Particolare cura va riposta nella ossidazione e nella successiva disossidazione
del bagno metallico operando in modo tale da evitare che in quest'ultimo vi
sia presente una eccessiva quantità di prodotti ossidati al termine
dell’ossidazione. Ciò è una necessità affinché si possa ottenere un bagno ben
disossidato senza che l'operazione di disossidazione raggiunga valori di
notevole entità. Particolare cura dovrà essere riposta nelle operazioni di
colata, sia in lingottiera che in getti, e nelle successive lavorazioni a cui
saranno sottoposti i prodotti. Per quanto riguarda i getti le lavorazioni sono
di tipo prettamente meccanico, per cui non ci soffermeremo su queste ultime.
Tratteremo invece con attenzione le lavorazioni a caldo dei lingotti, tra le
quali la laminazione. Grande attenzione verrà invece rivolta ai fenomeni di
riscaldamento e raffreddamento dell'acciaio.
COMPOSIZIONE
CHIMICA
La
composizione chimica riveste particolare importanza per questa gamma di acciai,
prevalentemente composte da:
Fe - C - Cr
Fe - Cr - Ni - C Fe - Ni C
Il tenore di
carbonio presente in queste leghe deve essere minimo, affinché non si
combini con gli elementi alliganti sottraendoli dalla matrice. Dal punto di
vista della composizione chimica sono notevoli i tenori di Cr e Ni, ma possono
essere presenti anche Si ed Al che provocano un aumento della resistenza alla
ossidazione a caldo; Mo, che aumenta la resistenza alla corrosione a caldo; V
e
Ti, che formano carburi stabili
riducendo cosi la tendenza alla corrosione intergranulare che, come si ricorda, è dovuta alla precipitazione di carburi lungo i giunti dei grani. Il W
provoca un aumento della resistenza meccanica a caldo, mentre il Cu aumenta la
resistenza alla corrosione. Osserviamo ora attentamente l'influenza del cromo
nelle leghe Fe C: notiamo innanzitutto che le trasformazioni eutettiche,
peritettiche ed eutettoidiche si sdoppiano, cioè ora avvengono in un dato
intervallo di temperatura; si nota inoltre che sia l'eutettico che l'eutettoide
hanno un tenore di carbonio sensibilmente minore e che vi è un innalzamento
delle temperature di tali trasformazioni. Il campo di stabilità della fase viene
ridotto con lo aumentare del tenore di cromo.
La presenza
contemporanea di cromo e di nichel altera il diagramma Fe - C. Generalmente
queste leghe hanno un tenore di carbonio sensibilmente inferiore allo 1,0 %. Gli
acciai INOX possono essere suddivisi in tre categorie:
-Acciai
MARTENSITICI
-Acciai
AUSTENITICI
-Acciai
FERRITICI
E' evidente
che la struttura è in funzione del tenore di Cr e Ni. Avremo acciai martensitici
sino ad un tenore di Cr = 12 %, mentre avremo acciai ferritici per tenori
superiori al 12 %, per avere acciai austenitici è necessaria la presenza di Ni
in un tenore di circa il 7 %.
Sono leghe
Fe - C - Cr con tenori di cromo compresi fra 11 e 18% che posseggono i punti
critici A1 e A3 e quindi passibili di riscaldamento ad intervalli di temperatura
in cui la struttura sia prevalentemente austenitica e passibile di
raffreddamento in modo da determinare la trasformazione dell'Austenite in
Martensite. Acciai appartenenti a questa classe sono:
AISI
420
C = 0,35% Cr = 12
%
AISI
440
C = 0,80% Cr = 18
%
Questi
acciai vengono riscaldati lentamente fino ad una temperatura di poco inferiore
a quella di austenitizzazione e quindi velocemente fino a circa 1000
/ 1050°C, si
osserva quindi nel primo una struttura prettamente austenitica, mentre nel
secondo avremo una struttura austenitica contenente carburi. Raffreddando
adeguatamente si ottiene nel primo una struttura martensitica, e nel secondo
una struttura martensitica contenente carburi, cosa facilmente deducibile
dall'alto
tenore di carbonio.
TRATTAMENTI TERMICI
Il
trattamento termico di questi acciai è simile a quello degli acciai da bonifica.
Dato l'alto tenore di Cr questi acciai hanno le curve di BAIN fortemente
spostate verso destra, ne consegue che sono completamente temprabili anche in
spessori rilevanti. Essi sono anche soggetti a:
-Tempra
-Rinvenimento
-Ricottura
RICOTTURA
Scopo di
questo trattamento è quello di portare il materiale ad uno stato di maggior
addolcimento, necessario se il pezzo deve essere sottoposto alla lavorazione
all'utensile.
TEMPRA
Data la
scarsa conducibilità termica degli acciai INOX il riscaldamento deve essere
molto lento. E' consigliabile in questo caso operare un riscaldamento in due
tempi:
- lento
riscaldamento fino ad una temperatura di qualche centinaia di gradi inferiore
alla temperatura di austenitizzazione, mantenendo l'acciaio a tale
temperatura sino al raggiungimento dell’èquilibrio termico;
- raggiunto
l'equilibrio si riscalda rapidamente fino alla temperatura di tempra.
Operando in
questo modo si evitano rotture per shock termico dovute a rapidi riscaldamenti e
ingrossamenti del grano causati da una troppo prolungata permanenza dell'acciaio
ad elevate temperature.
RINVENIMENTO
Il
rinvenimento permette di ottenere le migliori caratteristiche meccaniche e la
maggior resistenza alla corrosione fino a temperature di circa 400°C, e
caratteristiche meccaniche fino a 600°C. Talvolta viene effettuata una
distensione a temperature di 150/400°C allo scopo di eliminare le tensioni
residue ed aumentare la stabilità meccanica. Per gli acciai ad elevato tenore
di
carbonio la distensione spesso sostituisce il rinvenimento.
Se l'acciaio è stato temprato dalle alte temperature si esegue il rinvenimento, se invece
l'acciaio è stato temprato dalle basse temperature si esegue una
distensione.
PROPRIETA' AD ALTA TEMPERATURA
Dopo i
trattamenti termici gli acciai INOX MARTENSITICI non trovano impiego ne a
temperature inferiori agli 0°C ne a temperature superiori alla temperatura di
rinvenimento in quanto si annullerebbero i vantaggi ottenuti con la bonifica
(escluso il tipo AISI 410 che presenta buona resistenza alla corrosione fino a
700 / 800°C).
ACCIAI INOX FERRITICI
Sono leghe composte da: Fe, C e Cr che non posseggono punti critici A1 e A3, di conseguenza non sono suscettibili di tempra. Grazie a questa loro caratteristica hanno soppiantato gli acciai martensitici nelle installazioni degli impianti per la produzione di acido nitrico. Gli acciai martensitici devono questo loro decadimento alle difficoltà riscontrate nella loro messa in opera: poiché le installazioni vengono di norma chiodate a caldo, si riscontra un riscaldamento localizzato in prossimità dei chiodi, riscaldamento che provoca la precipitazione di carburi che causano eterogeneità nella struttura favorendo la corrosione.
COMPOSIZIONE CHIMICA
In questi
acciai il tenore di carbonio è compreso fra lo 0,06 e lo 0,16%, mentre il tenore
di cromo può variare dal 13 al 26 %. Se la resistenza alla corrosione non
riveste particolare importanza sarà opportuno utilizzare bassi tenori di Cr
migliorando cosi la saldabilità, la tenacità e la durezza. Si possono avere in
lega piccole percentuali di Se, Zr, S e P (per migliorare la lavorabilità
all'utensile). Il più grande pericolo per questi acciai è la facilità con cui si
verifica l’ingrossamento del grano e la facilità con la quale emettono carburi a
temperature di circa 800°C e la tendenza a formare grani anormali dopo
saldatura.
TRATTAMENTI TERMICI
Non
essendoci punti critici l'unico trattamento possibile è una ricottura di
cristallizzazione eseguita a circa 650 / 830°C per una durata di 1 o 2 ore.
Essendo questi acciai soggetti a fragilità di rinvenimento bisogna evitare lenti
raffreddamenti a temperature di circa 400 / 600°C. Talvolta è sufficiente il
solo trattamento termico per rigenerare la struttura, ma è necessaria una
lavorazione plastica a temperature relativamente basse (circa 700°C) per rompere
il grano e omogeneizzare la struttura (è consigliabile effettuare anche una
normalizzazione per portare in soluzione gli eventuali carburi che potrebbero
causare fragilità intercristallina).
PROPRIETA' AD ALTA E BASSA TEMPERATURA
Questi
acciai sono i meno adatti ad essere usati a bassa temperatura, mentre ad alte
temperature presentano una resistenza alla corrosione in modo proporzionale
alla
percentuale di cromo in lega. Presentano buona resistenza fino a temperature
di
circa 1000°C, a temperature di circa 500 / 850°C presentano una seconda
fragilità di rinvenimento dovuta alla fase che provoca un decadimento delle
caratteristiche meccaniche (tale decadimento si nota solo dopo
raffreddamento).
Leghe Fe - Cr - Ni - C con tenori di Cr dal 12 al 30 % e di Ni dal 7 al 35 % con struttura completamente austenitica non esistendo i punti di trasformazione se non a temperature inferiori a quella ambiente.
COMPOSIZIONE CHIMICA
Per questa
categoria di acciai è opportuno che il tenore di carbonio sia il più basso
possibile in modo da ridurre al minimo la percentuale di cromo assorbito per
formare carburi, si ricorda infatti che il cromo impartisce resistenza alla
corrosione solo se in soluzione solida nella matrice (come del resto il nichel).
Un aumento del tenore di nichel rende possibile una deformazione a freddo più profonda.
Aggiunte di Se, P, S, facilitano la lavorazione meccanica, mentre un elevato
tenore di cromo produce una struttura bifasica austenite + carburi.
TRATTAMENTI TERMICI
Questa
categoria di acciaio è soggetta ai seguenti trattamenti termici:
-
solubilizzazione
-
stabilizzazione
-
distensione
La
SOLUBILIZZAZIONE consiste in un riscaldamento sufficientemente spinto (sino a
temperature superiori ai 1000°C) in modo da raggiungere, oltre all'equilibrio
chimico, l'equilibrio strutturale. L’acciaio viene mantenuto a tale temperatura
per un tempo sufficientemente lungo in modo da portare in soluzione la maggiore
quantità possibile di carburi.Un raffreddamento sufficientemente veloce permette
di ottenere alla temperatura ambiente solo austenite. I fattori che influiscono
su questo trattamento sono tre, e precisamente:
-temperatura
-tempo
-velocità di
raffreddamento
Bisogna
agire su questi tre punti in modo da portare in soluzione la minor quantità possibile
di carburi senza ingrossare eccessivamente il grano, in quanto la corrosione
intergranulare aumenta con l'aumentare delle dimensioni del
grano.
La
STABILIZZAZIONE consiste in un riscaldamento a temperatura di circa 900°C,
mantenimento a temperatura per circa due ore e successivo raffreddamento in
aria. Scopo di questo trattamento termico è quello di aumentare la
resistenza alla corrosione.
La
DISTENSIONE consiste in un riscaldamento a temperature di circa 350 /430°C,
mantenimento a tale temperatura per circa 30 minuti e quindi raffreddamento
in aria. Lo scopo è di ridurre la corrosione sotto tensione.
PROPRIETA’ MECCANICHE
Questa
categoria di acciai a temperatura ambiente presenta le seguenti caratteristiche
meccaniche:
-
carico di
rottura = 35 / 36 Kg/mm2
-
carico di
snervamento particolarmente basso
-
duttilità ottima
-
tenacità ottima
Caratteristica di questi acciai, assai spiccata, è la facilità con cui si
incrudiscono.In conseguenza della loro resistenza all’ossidazione e della loro
elevate caratteristiche meccaniche alle alte temperature, gli acciai austenitici
vengono comunemente impiegati in tutte quelle applicazioni in cui si richiedono
materiali atti a sopportare gravose condizioni di esercizio.
I principali
campi di impiego degli acciai inox sono qui di seguito elencati:
1-ACCIAI
RESISTENTI AGLI AGENTI CHIMICI
2-ACCIAI
RESISTENTI ALLE ALTE TEMPERATURE
3-ACCIAI
RESISTENTI MECCANICAMENTE AL CALDO OLTRE CHE ALLA CORROSIONE
Sono
sostanzialmente gli acciai al CROMO sia martensitici che ferritici. Questi
acciai contengono un elevato tenore di cromo dall’11al 30 % ed un tenore di
carbonio in funzione del tenore di cromo.
UNI
X12Cr17 ove: C =10 % Cr = 17 %
Questo
acciaio ha una struttura ferritica con Cr disposto nei contorni dei grani.
Questa categoria di acciai non essendo suscettibili di tempra vengono impiegati
allo stato ricotto o normalizzato; approssimativamente hanno le seguenti
caratteristiche meccaniche:
- carico
unitario di rottura = 50 / 60
Kg/mm2
Sono
caratterizzati da:
-
buona
tenacità
-
bassa durezza
-
posseggono
inoltre la caratteristica di essere lavorati plasticamente al pari degli acciai
al carbonio.
Per quanto
riguarda la lavorazione a caldo si riscontrano alcune difficoltà dovute al fatto
che l'acciaio dopo la solidificazione presenta una grossa cristallizzazione.
Questo acciaio e in modo specifico il tipo: UNI X12Cr17
preso come
campione di questa classe, presenta una buona resistenza agli agenti chimici
anche a caldo, purché blandi:
-
H2SO4 conc. a temperature inferiori ai
20°C
-
NaOH, CaCO3 al 5,5% a temperature inferiori ai
60°C
Sempre lo
stesso acciaio allo stato fucinato presenta le seguenti caratteristiche
meccaniche:
- Rm = 50 / 60 Kg/mm2
- Rs = 30 / 40 Kg/mm2
- A10 = 15 %
X32Cr13 e
X40Cr14
In questa
categoria di acciai il tenore dì carbonio può oscillare dallo 0,12 al 0,40 %, il
Si si mantiene intorno allo 0,8 %, mentre il Cr può variare da tenori dal 1 al
19%, il tenore di Ni si aggira dal 2 al 4 %.
Questi
acciai sono autotempranti, vengono utilizzati allo stato bonificato, hanno una
struttura sorbitica con le seguenti caratteristiche meccaniche:
RS = 70 / 80
Kg/mm2
Rm = 90 / 100 Kg/mm2
A10 = 10 %
K = 50 J cm-2
La
resistenza di questi acciai agli agenti chimici è buona, ma minore degli
acciai ferritici. Vengono usati per pompe e parti soggette alla corrosione in
ambiente marino; di notevole importanza è l'acciaio: AISI 410
avente la
seguente composizione chimica:
-
C = 0,12 %
-
Ni = 1,6 %
-
Mo = 0,5 %
-
Cr = 13 %
L'AISI 410
viene particolarmente usato per la costruzione di turbine. E' un acciaio
saldabile usato allo stato normalizzato non rispondente alla tempra.
CARATTERISTICHE MECCANICHE
(AISI 410)
Rm = 70
Kg/mm2
RS = 40
Kg/mm2
A10 = 15 %
K = 40 J cm-2
Sono
caratterizzati da una struttura austenitica. Contengono Cr maggiore del 10 % e Ni al 7 % con C
inferiore del 0,25 %. Questi acciai presentano struttura austenitica anche allo
stato ricotto, ai contorni dei grani si riscontrano depositi di carburi di cromo
che si possono portare in soluzione con una tempra a temperature superiori ai
1000°C. La formazione di carburi di cromo ai contorni dei grani è da evitare in
quanto la resistenza alla corrosione intergranulare diminuisce con l'aumentare
di questi poiché sottraggono cromo alla matrice impoverendola. La
percentuale di cromo che partecipa alla formazione di carburi si può limitare
con l'aggiunta in lega di Ti che sostituisce il Cr nei carburi stessi. Per
facilitarne la lavorazione all'utensile si fanno delle aggiunte di S e P che
rompendo l'omogeneità della struttura micrografica favorisce il rompimento del
truciolo. Un tipo di acciaio di questa qualità è l’ X12Cr18Ni8 più noto come
inox 18/8, contenente:C = 0,10%, Cr = 18%, Ni = 8%.
Il limite di
snervamento di questo tipo di acciaio è basso, mentre alte sono Rm e
la resilienza. Questo acciaio trova impiego dove l'ambiente di utilizzo è altamente
corrosivo.
ACCIAI
RESISTENTI ALLE ALTE TEMPERATURE
A questa
categoria appartengono gli acciai al cromo ferritici e gli acciai al Ni - Cr
austenitici. Talvolta vengono aggiunti in lega anche Si ed Al. E' da
considerare
che il Ni è dannoso quando vi siano solfuri, in quanto si ha la formazione di
solfuri di Ni estremamente fragili.
ACCIAI AL
CROMO
Il tenore di
cromo di questi acciai va dal 14
al
30 %, mentre il carbonio, è presente in tenori minori, allo 0,30 %; il tenore di
Si è di circa il 2 %.
ACCIAI AL
Ni-Cr
Il tenore di
nichel va da un minimo del 10 % ad un massimo del 60 %, e talvolta può essere
presente in tenori fino all' 80 %, mentre il cromo può essere presente in tenori
fino al 20 % (anche se in questo caso non si può più parlare di leghe
ferrose).
ACCIAI
RESISTENTI MECCANICAMENTE A CALDO OLTRE CHE ALLA CORROSIONE
Sono
essenzialmente di due tipi:
a - acciai
al CROMO
b - acciai
al NICHEL - CROMO
Per i primi
il tenore di carbonio è di circa lo 0,10 %, mentre il Cr è presente in lega dal
13 al 26 %; vengono impiegati con ottimi risultati fino a temperature di
600°C.
Nei secondi
la composizione chimica di questi acciai è la seguente: C = 0,10/0,40 %; Cr =
18/24% Ni = 8/20%.
Gli acciai
austenitici mostrano buone caratteristiche meccaniche a caldo che possono essere
ulteriormente migliorate con l'aggiunta di W, Nb, Mo.
Può sembrare
un assioma, ma gli acciai INOX sono anch'essi soggetti a corrosione, e a ciò non
ci si deve meravigliare. L 'esatta conoscenza di questi fenomeni di deve
suggerire il giusto impiego di questa categoria di acciai. Gli acciai INOX
resistono bene ad alcuni aggressivi chimici, ed hanno una posizione di rilievo
rispetto ad alcune leghe, in quanto, nella scala galvanica, sono secondi solo a:
Ag, Cu, Au, Pt, allo stato passivato. Sono invece sensibili alla corrosione per
aerazione differenziale, a quella da spazio morto, a quella di contatto, alla
tensocorrosione e alle correnti elettriche disperse. La formazione di zone
interessate da corrosione localizzata, quali vaiolature, punte di spillo, di
pustole, è dovuta assai più che a eterogeneità strutturale che a inclusioni di
carburi e alla rottura localizzata dello stato passivo.
In tali
acciai il tenore di Cr non deve essere inferiore al 12/14 % poiché a causa della
presenza di carbonio il cromo viene catturato per dar luogo a carburi che
sottraggono il cromo dalla matrice, specialmente durante la ricottura ed il
rinvenimento dopo tempra, e ciò riduce la capacità passivante dell'acciaio ed
inoltre si creano coppie locali fra zone ricche e povere di cromo nello stesso
cristallo o fra matrice e carburi. Questo fenomeno è in funzione del
rinvenimento ed è proporzionale al tempo e alla temperatura del rinvenimento
stesso. In conseguenza di ciò per migliorare la resistenza alla corrosione
sarebbe preferibile limitare il rinvenimento. Il fenomeno di fragilità che si
riscontra negli acciai martensitici possono essere così classificati:
a - in
generale la corrosione intercristallina è limitata;
b - la
fragilità a 475°C che insorge per lunga permanenza a tale temperatura sia nei
lenti che veloci raffreddamenti si manifesta negli acciai al Cr ed alle volte
in
quelli austenitici solo dopo raffreddamento;
c - la fase
sigma è un altro motivo di fragilità nell'intervallo di temperatura tra i 500 e
gli 800°C. E' una fase ferro-cromo che si forma solo dopo lunghe permanenze in
tale intervallo di temperatura, ed è in funzione del tenore di Cr. Negli acciai
ferritici occorre un minimo del venti % perché tale fase appaia; Si, Mo, Ti, Nb
facilitano la formazione di tale fase, mentre lo N la ritarda. In pratica la
fase sigma non è altro che una precipitazione di carburi ai bordi del
grano.
Altra causa
di fragilità è la formazione di "bastoni" formati da carburi con oltre lo 0,20 %
di carbonio (sono fragilissimi). Tali acciai sono soggetti anche a fragilità dà
idrogeno. Altra causa di fragilità, o meglio di corrosione, è dovuta
all’austenite trattenuta la quale provoca eterogeneità nella matrice.
Questi
acciai come abbiamo più volte ripetuto non sono passibili di trattamento termico
se si esclude una ricottura avente lo scopo di rendere omogenea la struttura ed
eliminare quindi la fragilità a 475°C. Sia gli acciai martensitici che quelli
ferritici con alto tenore di cromo contengono di novità un basso tenore di Ni.
Questi acciai presentano una ottima resistenza alla corrosione, ciò è dimostrato
dall’elevata produzione dell’acciao inox AISI 430 (UNI X12Cr17) che è doppia
di
quella del tipo 18 / 8.
Aumentando
il tenore di Ni fino a valori di circa il 7/8 % si giunge nel campo degli acciai
austenitici. La struttura stabile a temperatura ambiente presenta proprietà meccaniche
ed in particolare modo Rm ed Rs sono bassi
(ovviamente l’austenite può essere trasformata in martensite con un trattamento
sotto 0°C). Dal punto di vista della resistenza alla corrosione, la struttura
austenitica è molto interessante perché:
1 -
l'omogeneità strutturale dell'austenite garantisce una ottima resistenza alla
corrosione
2 - il Cr
può esercitare in pieno la sua funzione di elemento passivante essendo
completamente in soluzione solida.
Questo vale
anche per il Ni. In pratica possiamo dire che la composizione migliore e più
economica per un acciaio austenitico è quella con il 18 % di Cr e l' 8 % di Ni,
ma il guaio maggiore presentato da questo acciaio è costituito dalle alterazioni
che si producono per effetto di un riscaldamento a temperature dell’ordine di
650/800°C. Esso provoca una rapida precipitazione dei carburi e quindi una
improvvisa eterogeneità strutturale fonte questa di corrosione. L'aumento della
corrosione è dovuto non tanto dall’eterogeneità strutturale, ma
all’impoverimento di Cr nella matrice, impoverimento che può raggiungere valori
del 20 %, matrice che perde quindi la possibilità di passivarsi, inoltre può
acquistare una struttura ferritica per cui insorge rispetto al resto della
matrice austenitica una nuova eterogeneità, da ciò casi grossolani di corrosione
intercristalline, rotture e scoppi sono purtroppo ancora frequenti. Tale effetto
deleterio del rinvenimento si ha anche per effetto della chiodatura a caldo e
più ancora della saldatura ossiacetilenica.
Questi
processi sono tuttavia usati nel montaggio di apparecchiature chimiche e solo
un trattamento termico completo di austenitizzazione (raffreddamento
rapido da
temperature superiori ai 1000°C) potrebbe portare in soluzione i carburi
precipitati eliminando cosi l’eterogeneità nell’austenite, ma questo trattamento
non può essere effettuato su pezzi di grosse dimensioni o parti già in opera.
Per rimediare a tali inconvenienti, si è fatto ricorso ad altri accorgimenti,
ad
esempio:
1 -
aumentando la % di ferrite nella matrice austenitica mediante aggiunte di Si,
Mo, Cr che è meno solubile nella ferrite,del Si e Mo, e passa ad arricchire
l'austenite bilanciando l'impoverimento di Cr dovuto alla formazione
di
carburi;
2 - aggiunte
di Ti, Nb, l'avidità di tali elementi per il carbonio e quindi la tendenza alla
formazione di carburi crea una depauperazione tale di carbonio nella matrice
austenitica come se essa ne contesse le 0,01 % di carbonio.
La
corrosione e le caratteristiche meccaniche degli acciai inox dipendono dalla
struttura e dalla distribuzione dei carburi e dei nitruri.
Per meglio
puntualizzare il fenomeno della corrosione degli acciai INOX riportiamo alcuni
esempi e dati:
gli acciai
INOX resistono bene in ambienti ossidanti, mentre presentano scarsa resistenza
alla corrosione in acqua stagnante o quieta in quanto tali acque hanno
un tasso
di ossigeno molto basso che non consentono all’acciaio di passivarsi. Inoltre
in acqua quieta la vegetazione marina attecchisce meglio accentuando
i fenomeni di
aerazione differenziale a cui questi tipi di leghe vanno soggette. L'influenza
dello stato superficiale è sempre importante, ma non conviene eccedere
nella puliture per non danneggiare lo strato passivo. Le vernici sono
sempre dannose
dato che basta che si formi sulla pellicola un piccolo poro per generare cosi
un
cratere, e questo vale anche per le vernici antivegetative.
Per
passivazione si intende quel fenomeno in cui un metallo (con funzione di catodo)
a causa di un brusco aumento del suo potenziale elettrochimico tende a
comportarsi come un metallo nobile cessando di corrodersi.
Questo
arresto della corrosione può avvenire in tempo più o meno lungo, in pratica però
interessa il comportamento a lunga durata assai più di quello iniziale. La
passivazione è un fenomeno molto complesso non sempre ben definito e spiegato;
ci sono molte teorie non sempre convincenti che danno o vorrebbero dare la
spiegazione del fenomeno della passivazione. La teoria più diffusa è che su un
metallo si formi un velo tenuissimo di ossido teoricamente inerme e a potenziale
pressoché nullo e tale pertanto da non consentire il passaggio di soluzioni di
ioni. Lo stato passivo può tuttavia essere distrutto dalla presenza di acidi
alogeni ed operazioni meccaniche ma
spesso esso si riforma con una certa celerità non appena scompare la causa
alterante. La velocità con la quale si riforma il film protettivo dipende in
misura notevole dallo stato superficiale dell’acciaio. Riportiamo qui un
esempio:
un disco lucidato di acciaio INOX 18/8 è stato scaldato brevemente al centro con una fiamma. Si è creato così una alterazione dello strato superficiale.Una parte del disco è stata successivamente pulita mediante pulitrice lasciando il resto della superficie inalterato quindi immerso in acqua di mare più acqua ossigenata per la durata di 100 ore. Dopo tale periodo il provino è stato estratto. Si è notata la differenza fra la metà passata alla pulitrice, indenne da attacchi di corrosione, e l'altra metà coperta da cumuli di prodotti della corrosione. Questo esempio ci dà la prova lampante di quanto sia importante avere una superficie il più possibile omogenea. E' chiaro che nel caso in esame la corrosione non abbia dipendenza da modificazioni strutturali del metallo quali precipitazione di carburi, ma dalle nuove condizioni del film protettivo che per effetto della azione termica aveva perso la sua passività.