Corrosione integranulare

Corrosione intergranulare

Figura 1 Corrosione intergranulare

La corrosione intergranulare è quel tipo di corrosione che si verifica in corrispondenza dei bordi di grano senza intaccare profondamente la matrice del metallo stesso. La corrosione integranulare si verifica per due condizioni:

  • Metallografiche
  • Ambientali

La condizione metallografica si riferisce alla disuniformità materiale o strutturale che per cause diverse s’instaura nei bordi di grano. Questa condizione è causata da modificatori di reticolo (difetti cristallini) oppure dalla presenza di fasi eterogenee accumulate ai bordi di grano durante il processo di cristallizzazione (impurezze) o durante un processo termico che ha causato la loro precipitazione ai bordi di grano. Le condizioni ambientali devono determinare attacchi differenziati verso i bordi di grano. Questi attacchi differenziati può essere il risultato di un’azione selettiva di dissoluzione del metallo nello stato di maggiore reattività oppure dalla formazione di zone galvaniche  in cui le aree anodiche sono i bordi di grano mentre le aree catodiche è la matrice struturale del metallo. La corrosione intergranulare può avvenire anche ad alta temperatura attraverso la penetrazione ai bordi di grano di elementi allo stato gassoso (es. nichel in presenza di zolfo e solfuri). La corrosione intergranulare coinvolge numerosi metalli come ad esempio alluminio, acciai inox, leghe di nicel, ecc… La natura di questa forma di corrosione è molto insidiosa perché intacca a livello micro-strutturale il metallo senza avere prodotti di corrosione visibili sulla superficie esterna. Qesto tipo di  corrosione porta quindi ad un impoverimento del legame tra un grano e un altro e quindi a un impoverimento delle caratteristiche meccaniche perché si ha una propagazione della cricca tra i bordi di grano collassati, cioè dove l’applicazione dello sforzo risulta di maggiore intensità.  Nei casi più gravi, questa forma di corrosione porta allo sgranamento del metallo (figura 1) con conseguenze disastrose e catastrofiche. Focalizzandoci sugli acciai inox, questi sono suscettibili a corrosione intergranulare se sottoposti a trattamenti termici tali da “sensibilizzarli” a questa forma di corrosione. La sensibilizzazione degli acciai inox avviene in seguito a un qualsiasi trattamento termico tra i 400 e 900°C (es. saldatura TIG e MIG). A questa temperatura il carbonio, presente nella lega, tende a formare carburi con il cromo, anch’esso presente nella lega. Questi carburi precipitano a bordo grano, cioè nei punti di maggiore attività, e sottraggono cromo elementare necessario a conferire lo strato passivo e aumentare la resistenza a corrosione dell’acciaio stesso.

Corrosione intergranulare

Figura 2 Andamento del tenore di cromo vicino ai bordi di grano di un acciaio inox

La figura 2 riporta l’andamento del tenore di cromo elementare rispetto alla sezione di due grani vicini sensibilizzati. Vicino all’ordinata, il tenore di cromo è molto alto a causa dell’intensa formazine di carburi di cromo a bordo grano. Immediatamente dopo, il tenore di cromo crolla rapidamente scendendo a livelli tali da essere inferiore al limite oltre il quale l’acciaio si passiva con la semplice esposizione di esso all’aria. Questa diminuzione di cromo elementare porterà a corrosione intergranulare qualora l’acciaio entra in contatto con l’ambiente corrosivo adatto. I fattori che contribuiscono alla sensibilizzazione sono:

  • Contenuto di carbonio: più è alto il tenore, più c’è il rischio di questa forma  di corrosione;
  • Temperatura di sensibilizzazione: per gli austenitici il range è 650-700 °C;
  • Tempo di sensibilizzazione: il massimo grado di sensibilizzazione avviene dopo circa 10000 minuti;
  • Dimensione dei grani: grani a grana grossa saranno più suscettibili a sensibilizzazione rispetto a quelli a grana fine;
  • Lavorazione a freddo: incrementa le zone di precipitazione di carburi di cromo;
  • Aggiunta di elementi di lega: aggiungendo percentuali di titanio o niobio, si favorisce la formazione di carburi di titanio o di niobio (perchè più affini con il carbonio) che stabilizzanoil bordo di grano e lascia inalterato il cromo presente nella lega.

I metodi di prevenzione consistono:

  • Nell’evitare trattamenti termici sensibilizzanti;
  • Nell’evitare acciai sensibilizzati;
  • Nel favorire l’impiego di acciai stabilizzati con il titanio o niobio;
  • Nel ripristinare gli acciai precedentemente sensibilizzati attraverso un trattamento termico che solubilizza nuovamente i carburi di cromo e limita la permanenza del metallo alle temperature di sensibilizzazione;
  • Nel ricorrere a particolari inibitori di corrosione.

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