Acciai inossidabili Ferritici

Gli acciai inossidabili ferritici sono leghe ferro-carbonio che non subiscono trattamenti di tempra poiché a temperatura ambiente posseggono la struttura ferritica (α) che le contraddistingue (Figura 1).

Acciai inossidabili Ferritici

Figura 1 microscopia (SEM) di fase perlitica (P) distribuita nella matrice ferritica (α)

I ferritici si dividono in 5 macro gruppi, 3 famiglie standard e 2 “speciali”.
Gli acciai ferritici standard sono molto soddisfacenti e completamente appropriati per molte applicazioni gravose.
Si dividono in tre sottogruppi:

Gruppo 1: Tenore di Cr: 10%-14% AISI 409, 410, 420

Acciai inossidabili Ferritici

Figura 2 Tubo di scarico in AISI 409

Gruppo 2: Tenore di Cr: 14%-18% AISI 430

Acciai inossidabili Ferritici

Figura 3 Cutter in acciaio inox 430

Gruppo 3: Tenore di Cr: 10%-14% con elementi stabilizzanti come Ti, Nb, AISI 430Ti, 439, 441

Acciai inossidabili Ferritici

Figura 4 Cestello di una lavatrice

Gli acciai inossidabili ferritici speciali si suddividono in due sottogruppi:

Gruppo 4: Tenore di Mo >0,5% AISI 434, 436, 444

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Figura 5 Scaldacqua solare

Gruppo 5: Tenore di Cr: 18%-30% o non appartenenti a uno degli altri gruppi

Acciai inossidabili Ferritici

Figura 6 Tubi in acciaio AISI 447

Il gruppo 1 (tipo 409/410L) ha il più basso contenuto di cromo di tutti gli acciai inossidabili ed è anche il meno costoso. Questo gruppo è l’ideale per ambienti leggermente o non corrosivi, o applicazioni in cui è accettabile una lieve e localizzata ruggine. Il tipo 409 fu originariamente destinato ai silenziatori dei sistemi di scarico automobilistici (parti esterne in ambienti non severi dal punto di vista della corrosione). Questa tipologia prevede un’adeguata percentuale di titanio che, oltre a stabilizzare il carbonio e l’azoto, ha un effetto ferritizzante. Il tipo 410L si usa spesso per i container, per i bus e per i pullman, e recentemente per i telai dei monitor LCD.

Il gruppo 2 (tipo 430) è la famiglia dei ferritici maggiormente impiegata. Avendo un più alto contenuto di cromo viene denominato “17% di Cr”. Gli acciai di questo gruppo mostrano una più alta resistenza alla corrosione e si comportano per lo più come il tipo austenitico 304 per applicazioni al chiuso. Questo acciaio può resistere in ambienti ossidanti a temperature di 800 o 850 °C secondo che si tratti di impieghi continuativi o intermittenti. Tipiche applicazioni comprendono i cestelli delle lavatrici, pannelli per interno, ecc.

Il gruppo 3 comprende i tipi 430Ti, 439, 441 ecc. Paragonati ai materiali del gruppo 2 questi ferritici offrono migliore saldabilità e lavorabilità. Il loro comportamento è, in alcuni casi, persino migliore di quello degli austenitici tipo 304. Queste qualità vengono esaltate grazie all’impiego di sostanze stabilizzanti come il titanio, niobio e zirconio che hanno la funzione di:

  • Rendere la struttura completamente ferritica
  • Inibire la precipitazione di carburi di cromo
  • Modificare la natura e la forma dei precipitati e delle inclusioni non metalliche

Le applicazioni tipiche includono i lavelli, i tubi per gli scambiatori di calore (nell’industria dello zucchero, dell’energia ecc.), i sistemi di scappamento (hanno una vita più lunga rispetto al 409) e le parti saldate delle lavatrici.

Il gruppo 4 comprende i tipi 434, 436, 444 ecc. Questi tipi contengono come elemento di lega il molibdeno, per una maggiore resistenza alla corrosione. Le applicazioni tipiche comprendono i serbatoi dell’acqua calda, gli scaldacqua solari, le parti visibili dei sistemi di scarico, il bollitore elettrico ed elementi del forno a microonde, le finizioni automobilistiche, i pannelli esterni ecc. Il livello della resistenza alla corrosione del tipo 444 può essere comparato a quello del tipo 316.

I materiali del gruppo 5 (tipi 446, 445/447 ecc.) contengono maggiori quantità di cromo e del molibdeno, per una superiore resistenza alla corrosione e all’ossidazione a caldo. In tal senso questi materiali sono superiori al tipo 316. Gli usi tipici includono le applicazioni in ambienti costieri e in altri ambienti altamente corrosivi. La resistenza alla corrosione del JIS 447 è uguale a quella del titanio. Gli acciai ferritici sono quelli meno adatti ad essere utilizzati alle basse temperature a causa della loro composizione strutturale (reticolo cubico a corpo centrato) A basse temperature l’acciaio passa da rotture tenaci a rotture fragili. Questo comportamento aumenta all’aumentare dello spessore dei pezzi. Gli altri fattori che influenzano questo comportamento sono:

  • Dimensioni del grano
  • Contenuto degli elementi interstiziali
  • Fasi disperse

Quindi tutti gli accorgimenti sia durante la fase di elaborazione del metallo liquido sia durante le lavorazioni sono di notevole importanza per aumentare la tenacità di questo acciaio.

Ad alte temperature questi acciai presentano una resistenza all’ossidazione tanto maggiore quanto più elevato è il contenuto di cromo in lega. Possono essere soggetti a fenomeni di infragilimento quando permangono a determinate temperature per un certo periodo di tempo e poi subiscono un raffreddamento fino a temperatura ambiente perché si ha la formazione di fasi indesiderate che provocano la diminuzione della tenacità. Dal punto di vista commerciale, gli acciai ferritici hanno un prezzo più basso e stabile che può sostituire alcune applicazioni per acciai austenitici. Infatti, non contenendo nichel, il prezzo del cromo, l’elemento che rende l’acciaio “inossidabile” particolarmente resistente alla corrosione, è storicamente relativamente stabile.

In conclusione, si può enunciare che:

  • I ferritici sono magnetici
  • I ferritici hanno bassa dilatazione termica (si dilatano meno degli austenitici quando sono scaldati)
  • I ferritici hanno eccellente resistenza all’ossidazione alle alte temperature
  • I ferritici hanno alta conduttività termica
  • I ferritici stabilizzati con niobio hanno eccellente resistenza al “creep (scorrimento viscoso a caldo)”
  • I ferritici sono più facili da tagliare e lavorare degli austenitici
  • I ferritici sono significativamente meno inclini al ritorno elastico rispetto agli austenitici, durante la formatura a freddo
  • I ferritici hanno più alto carico di snervamento
  • I ferritici non sono suscettibili alla tensocorrosione

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