Acciaio - Inox

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ACCIAI INOSSIDABILI Introduzione A) Effetto della composizione - Materiali per lingegneria acciai resistenti alla corrosione per Cr 12% acciaio inossidabile; - Cr 12% passiva la superficie dellacciaio con strato di ossido (qualche A) protegge il metallo dalla corrosione; - Strato di ossido acciaio in contatto con mezzi ossidanti (aria..) - Cr < 12% acciaio con certa resistenza a corrosione;

- Aggiunta di Ni migliora la resistenza alla corrosione in ambiente neutro o leggermente ossidante ( aumenta il costo dellacciaio); in opportune concentrazioni: a) aumenta la duttilit e formabilit, b) struttura austenitica a T ambiente

- Aggiunta di Mo migliora la resistenza a corrosione da cloruri - Aggiunta di Al migliora la resistenza alla scagliatura ad alta T

B) Leghe Ferro-Cromo. Diagramma Fe-Cr: due aspetti importanti la zona , la fase . + Formazione della zona . ++ Cr: a) CCC come ferrite stabilizza ed allarga il campo della fase zona ristretta (CFC) b) raffreddando dallinterno della zona ferrite c) raffreddando dallinterno della zona (Cr > 13%) ferrite con Cr in soluzione solida. + Formazione della fase a T < 821C con Cr attorno a 46% fase dura e fragile infragilisce lacciaio

Diagramma Fe - Cr

C) Leghe Fe-Cr-C

- C stabilizza il campo della fase - il confine della fase aumenta fino a Cr = 18% con C = 0,6% - C>0.6% formazione di carburi liberi - Formazione di carburi: (Fe,Cr)3C (Cr,Fe)7C3 (Cr,Fe)23C6 (Cr,Fe)23C6 ai confini di grano di acciai durante determinati trattamenti termici (k1) - (Cr,Fe)7C3 allinterno dei grani (k2)

D) Leghe Fe-Cr-Ni-C - Laggiunta di Ni (CFC) stabilizza laustenite (CFC) e contrasta la formazione di ferrite; in quantit opportune e basso C laustenite a T ambiente (inox austenitici).

-Fe-18% Cr-8%Ni. Solubilit di C in diminuisce rapidamente con la T. + Raffreddamento rapido di acciaio con C 0,08%: C in soluzione (equilibrio instabile: a T medio alte formazione di (Cr,Fe)23C6) + raffreddamento lento: C espulso (Cr,Fe)23C6 al confine di grano

Formazione di carburiElementi Composti Ti TiC Nb NbC Ta Ta2C Mo MoC Mo2C Cr Cr2C Cr7C3 Cr4C Fe Fe3C

Effetto dei carburi al confine di grano. + (Fe,Cr)23C6 cattura Cr al confine di grano concentrazione di Cr < 12% abbassa la resistenza a corrosione + (Fe,Cr)23C6 si forma a T comprese tra 350-950C ++ Rimedi: -- basso contenuto di C ( casi di acciai ferritici ed austenitici) -- aggiunta di elementi molto affini per il CTi, Nb Acciai stabilizzati

Elementi aggiunti: + Ni, C, N, Mn, Cu favoriscono la formazione di + Cr, Mo, Si, Ti, Nb, Al favoriscono la formazione di Diagramma di Schaeffler: strutture al grezzo di fusione per giunzioni saldate: elementi ferritizzanti cromo equivalente elementi austenitizzanti nichel equivalente

Classificazione degli acciai inossidabili - esempio UNI: X8Cr17 - molto usata la classificazione AISI (430) 1) Acciai Inossidabili ferritici: Cr 11-30%, C a quella di impiego. + 410 fino a 700C (servizio continuo) + tipi con Ni, Mo, W, V buona resistenza a creep tubi per generatori di vapore.

Acciai inossidabili Austenitici - Leghe Fe-Cr-Ni: Cr 1230%, Ni 835%, C 0,030,25%: austenite stabile a T amb, dopo raffreddamento da T di ricottura (es. 1050C); Ms < T amb. - Leghe con Cr 1000C, tempi brevi (spessore pezzi ) non influisce su propriet meccaniche ma su ingrossamento del grano corrosione intergranulare - raffreddamento rapido (850-450C: evita formazione e carburi) in acqua (no pezzi molto grandi!). in aria: pezzi sottili. Caso: 304 dopo saldatura: non raffreddabile velocemente e non solubilizzabile sostituito con acciai stabilizzati.

2) Sensibilizzazione Scopo: testare la suscettibilit alla corrosione intergranulare intervallo di T e tempo per precipitazione dei carburi 3) Stabilizzazione Scopo: evitare formazione di carburi di cromo al confine di grano aumenta resistenza a corrosione intergranulare. Acciai: 321(Ti), 347 (Nb) Come: a 880C, 2h (dimensioni del pezzo), raffreddamento in aria Cosa accade: in 321, 347: - formazione di TiC, NbC nel grano - stabilizzazione dellaustenite per eliminazione di Ti + sensibilizzazione a 650C: manca C per formare carburi di Cr.

Impieghi: - ad alte T (creep) - per T< 425C 304L, 316L con C < 0,03% (costo inferiore).

4)Distensione Scopo: - eliminare tensioni interne dopo cicli di formatura tensocorrosione; - non necessaria se il pezzo non sottoposto a tensocorrosione Come: riscaldo a T < 450C, mantenimento, 0,5-2h, raffreddare in aria. Caso: - acciai saldati non raffreddabili rapidamente (dimensioni) - decappare e passivare le superfici ossidate uso di acciai stabilizzati o della serie L.

Propriet Meccaniche a T ambiente - allo stato solubilizzato: non hanno punto di snervamento (Rs = 0,2% di L0)

- R compresa tra 550-650 N/mm2 con Rs basso, elevata duttilit e tenacit.

Effetto dellincrudimento - Lincrudimento aumenta R ma produce in acciai tipo 301 anche martensite metastabile (nelle forme ed ) che dipende dalla composizione (bassa concentrazione di elementi stabilizzanti laustenite: C, Ni, N) e da modalit di deformazione: T amb. - La martensite in austenite per riscaldamento: 150-400C 400-800C

Effetti dellincrudimento

Propriet a basse T - Valori di R e altre propriet, Tenacit

Propriet ad alte T - Usati ad alte T per: a) resistenza allossidazione: Cr b) elevate propriet: Ni + aumenta R e K (austenite) + resistenza a fatica termica, a carburazione e nitrurazione + si degrada con S solfuro di Ni c) sensibilit allinfragilimento da + separazione di carburi + formazione di fase

- si forma sia dalla fase che da - lenta a T< 600C ma diventa veloce come T aumenta - precipita in poche ore da strutture bifasiche (+); molte ore in acciai austenitici al Cr-Ni nellintervallo di T: 750-900C. - la favoriscono elementi ferritizzanti: Si, Mo, Ti, Nb, Al - la rallentano elementi austenitizzanti: Ni, C, N, Mn - la fase : molto dura e fragile aumenta la durezza e resistenza, diminuisce la tenacit e duttilit - altera le propriet meccaniche a caldo.

Acciai Indurenti Per Precipitazione (P.H.)P.H. Precipitation Hardening - Meccanismo di rafforzamento: +elementi aggiunti che formano precipitati che si oppongono al movimento delle dislocazioni, + elementi solubili nella matrice solo ad alta T raffreddando formano soluzioni solide sovrassature (sss) rinvenendo formano precipitati fini e coerenti - Propriet: resistenti a corrosione, pi resistenti degli austenitici

Acciai Inossidabili Bifasici (DUPLEX)- Struttura: austenite-ferrite - Costo limitato da usare in condizioni di corrosione sotto tensione (no austenitici) e corrosione generalizzata (no ferritici) - bilanciando Cr-Ni-Mo (N): Struttura austeno-ferritica (50%) protezione catodica della austenite da parte della ferrite. - C < 0,03%

- PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) = %Cr+3,3%Mo+16%N

- PREN > 40 acciai superduplex pari resistenza a corrosione puntiforme nellaustenite e nella ferrite - In esercizio allo stato solubilizzato (a T 1050-1150C, raffreddato in acqua) elevate R ed Rs rispetto ad inox austenitici. - Non usabili ad alte T (