L'acciaio inox 202, 201 e 304 si arrugginisce?

Cos'è l'acciaio inossidabile？

Cos'è l'acciaio inossidabile?

Definizione di acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile è una lega versatile composta principalmente da ferro, con un minimo di 10,5% di cromo (Cr) e in genere meno di 1,2% di carbonio (C). Questa precisa combinazione di elementi crea uno strato protettivo di ossido di cromo sulla superficie, conferendo all'acciaio inossidabile la sua caratteristica resistenza alla corrosione.

Nel processo di produzione dell'acciaio inossidabile, vengono aggiunti strategicamente vari elementi di lega per migliorare le proprietà e le prestazioni specifiche. Questi elementi includono:

• Cromo (Cr): Minimo 10,5%, forma lo strato di ossido passivo fondamentale per la resistenza alla corrosione.
• Nichel (Ni): Migliora la duttilità, la formabilità e la resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti acidi.
• Manganese (Mn): Aumenta la forza e la resistenza all'usura
• Silicio (Si): Migliora la resistenza all'ossidazione ad alte temperature
• Titanio (Ti): Stabilizza la struttura e migliora la saldabilità
• Molibdeno (Mo): Aumenta la resistenza alla corrosione per vaiolatura e interstiziale.

L'attento bilanciamento di questi elementi si traduce in un materiale che non solo è resistente alla ruggine e alla corrosione, ma presenta anche eccellenti proprietà meccaniche, che lo rendono adatto a un'ampia gamma di applicazioni in tutti i settori industriali. Questa combinazione unica di proprietà è ciò che rende l'acciaio "inossidabile" e che è molto apprezzato nell'ingegneria e nella produzione moderna.

Perché l'acciaio inossidabile ha diversi gradi?

La produzione di acciaio inossidabile è un processo metallurgico sofisticato che prevede l'aggiunta precisa di vari elementi di lega in quantità specifiche per ottenere le caratteristiche prestazionali desiderate. Questa attenta manipolazione della composizione si traduce in un'ampia gamma di gradi di acciaio inossidabile, ognuno dei quali è adatto ad applicazioni e ambienti specifici.

Gli acciai inossidabili sono classificati in base alla loro composizione chimica, alla microstruttura e alle proprietà che ne derivano. Gli elementi di lega primari, come cromo, nichel, molibdeno e azoto, sono regolati per migliorare la resistenza alla corrosione, la forza meccanica, la duttilità e altri attributi cruciali.

Ad esempio, gli acciai inossidabili austenitici (serie 300) contengono in genere livelli più elevati di nichel per migliorare la formabilità e la resistenza alla corrosione, mentre i ferritici (serie 400) si basano maggiormente sul cromo per le loro proprietà. Gli acciai inossidabili martensitici incorporano carbonio per aumentare la durezza e la resistenza, rendendoli adatti per utensili da taglio e strumenti chirurgici.

La tabella seguente illustra i comuni elementi di lega utilizzati negli acciai inossidabili decorativi, i loro intervalli di composizione tipici e gli effetti principali sulle proprietà del materiale. È importante notare che queste informazioni sono fornite solo a scopo di riferimento e che la selezione di un grado specifico deve essere effettuata consultando esperti metallurgici o le specifiche del materiale.

Composizione chimica dell'acciaio inossidabile Grafico (percentuale %)

La conoscenza di questi gradi consente a ingegneri, progettisti e produttori di scegliere l'acciaio inossidabile più appropriato per le loro specifiche esigenze, bilanciando fattori quali la resistenza alla corrosione, le proprietà meccaniche, la formabilità e l'economicità.

Quale tipo di acciaio inossidabile non si arrugginisce facilmente?

I 3 principali fattori che influenzano la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile:

Composizione degli elementi della lega

La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile è determinata principalmente dal suo contenuto di cromo. È necessario un minimo di 10,5% di cromo per formare una pellicola passiva di ossido di cromo, che fornisce una protezione di base dalla corrosione.

Contenuti più elevati di cromo e nichel migliorano in genere la resistenza alla corrosione. Ad esempio, l'acciaio inox 304, che contiene 18-20% di cromo e 8-10% di nichel, presenta un'eccellente resistenza alla corrosione in molti ambienti.

Altri elementi di lega come il molibdeno, l'azoto e il titanio possono migliorare ulteriormente specifiche proprietà di resistenza alla corrosione. Ad esempio, l'acciaio inox 316, con l'aggiunta di molibdeno 2-3%, offre una resistenza superiore alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale in ambienti ricchi di cloruri.

Qualità del processo produttivo

La qualità metallurgica dell'acciaio inossidabile influisce in modo significativo sulla sua resistenza alla corrosione. Processi di produzione avanzati garantiscono:

1. Controllo preciso della composizione della lega
2. Rimozione efficace di impurità e inclusioni
3. Trattamento termico ottimale per l'uniformità della microstruttura
4. Finitura superficiale adeguata per migliorare lo strato passivo

Le acciaierie di grandi dimensioni e tecnologicamente avanzate riescono in genere a ottenere un controllo di qualità superiore, che si traduce in prodotti resistenti alla corrosione più costanti e affidabili. Al contrario, gli impianti con attrezzature o processi non ottimali possono produrre acciaio inossidabile con una resistenza alla corrosione compromessa a causa di incoerenze compositive, impurità residue o controllo microstrutturale inadeguato.

Esposizione ambientale

L'ambiente di servizio gioca un ruolo cruciale nel comportamento alla corrosione dell'acciaio inossidabile:

• Condizioni atmosferiche: Gli ambienti asciutti e ben ventilati presentano generalmente un rischio di corrosione minimo. Tuttavia, le atmosfere marine o industriali con alti livelli di cloruro o anidride solforosa possono essere più aggressive.
• Livelli di pH: La maggior parte degli acciai inossidabili si comporta bene in intervalli di pH neutri, ma può essere soggetta a corrosione in ambienti altamente acidi o alcalini.
• Temperatura: Le temperature elevate possono accelerare i processi di corrosione e compromettere la stabilità del film passivo.
• Presenza di ioni specifici: I cloruri, in particolare, possono indurre la corrosione per vaiolatura e interstiziale, anche negli acciai inossidabili di alta qualità come il 304, in determinate condizioni.
• Contaminazione superficiale: L'accumulo di depositi o la crescita biologica possono creare microambienti corrosivi localizzati.

Una corretta selezione dei materiali, che tenga conto sia della composizione della lega che dei fattori ambientali, è essenziale per garantire una resistenza alla corrosione ottimale in applicazioni specifiche.

L'acciaio inossidabile non magnetico è migliore? L'acciaio inossidabile magnetico non è uguale al grado 304?

La pratica comune di utilizzare un magnete per testare la qualità dell'acciaio inossidabile si basa su un'idea sbagliata molto diffusa. Sebbene molti consumatori credano che l'acciaio inossidabile non magnetico sia intrinsecamente resistente alla ruggine, le proprietà magnetiche dell'acciaio inossidabile sono in realtà determinate dalla sua microstruttura piuttosto che dalla sua resistenza alla corrosione.

La microstruttura dell'acciaio inossidabile è influenzata principalmente dalla sua composizione chimica e dal trattamento termico a cui è sottoposto durante la produzione. Le tre principali microstrutture dell'acciaio inossidabile sono la ferrite, l'austenite e la martensite. Gli acciai inossidabili ferritici e martensitici sono magnetici, mentre quelli austenitici sono generalmente amagnetici. Tuttavia, è fondamentale notare che l'acciaio inossidabile austenitico, nonostante le sue eccellenti proprietà meccaniche e la saldabilità, non sempre supera l'acciaio inossidabile ferritico in termini di resistenza alla corrosione.

Il mercato offre diversi gradi di acciaio inossidabile, compresi quelli delle serie 200 e 300 a basso contenuto di nichel e alto contenuto di manganese. Questi gradi sono amagnetici, ma spesso presentano caratteristiche prestazionali inferiori rispetto all'acciaio inox 304, standard del settore, che contiene un contenuto di nichel più elevato. Vale la pena di notare che anche l'acciaio inox 304 può presentare lievi proprietà magnetiche dopo alcuni processi di produzione come la trafilatura a freddo, la ricottura sotto sforzo, la lucidatura di precisione o la microfusione.

Inoltre, la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile è attribuita principalmente al suo contenuto di cromo, che forma uno strato passivo protettivo sulla superficie. Questo strato passivo è presente sia negli acciai inossidabili magnetici che in quelli non magnetici, rendendo il test magnetico un indicatore inaffidabile della resistenza alla corrosione.

In conclusione, l'utilizzo delle proprietà magnetiche come unico criterio per giudicare la qualità dell'acciaio inossidabile non è scientificamente corretto e può portare a conclusioni errate sulle prestazioni del materiale. Una valutazione completa che tenga conto di fattori quali la composizione chimica, l'applicazione prevista e le proprietà specifiche del grado è essenziale per selezionare l'acciaio inossidabile più adatto a un determinato scopo.

Perché anche l'acciaio inossidabile arrugginisce

Molti consumatori portano con sé una piccola calamita quando acquistano acciaio inossidabile, credendo che l'acciaio inossidabile non magnetico sia intrinsecamente antiruggine. Si tratta però di un'idea sbagliata. Le proprietà magnetiche dell'acciaio inossidabile sono determinate dalla sua struttura cristallina, non dalla sua resistenza alla corrosione.

I clienti sono spesso sorpresi di vedere macchie di ruggine marrone sulle superfici in acciaio inossidabile, pensando che "inossidabile" significhi che non arrugginisce mai e che, se lo fa, il materiale deve essere difettoso. Questa visione, tuttavia, semplifica eccessivamente la complessa natura dell'acciaio inossidabile.

In realtà, l'acciaio inossidabile può corrodersi in condizioni specifiche. Mentre resiste all'ossidazione atmosferica, la sua resistenza alla corrosione in ambienti acidi, alcalini e salini varia in base a diversi fattori:

1. Composizione chimica
2. Stato metallurgico
3. Condizioni operative
4. Media ambientali

Ad esempio, l'acciaio inox 304 presenta un'eccellente resistenza alla corrosione in atmosfere asciutte e pulite. Tuttavia, se esposto ad ambienti costieri, può corrodersi rapidamente a causa della nebbia marina ricca di cloruri. Ciò dimostra che non tutti i tipi di acciaio inossidabile possono resistere alla corrosione in modo universale.

La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile deriva da una sottile, continua e stabile pellicola di ossido ricca di cromo sulla sua superficie. Questo strato passivo impedisce l'infiltrazione di ossigeno e la conseguente ossidazione del metallo sottostante. Tuttavia, se questa pellicola protettiva viene continuamente compromessa, l'ossigeno atmosferico e l'umidità possono penetrare e reagire con gli atomi di ferro, provocando un progressivo arrugginimento della superficie.

Diversi meccanismi possono danneggiare la pellicola protettiva delle superfici in acciaio inossidabile:

1. Corrosione elettrochimica: Si verifica quando le particelle metalliche o la polvere sulla superficie dell'acciaio inossidabile formano celle microgalvaniche con l'umidità condensata in condizioni di umidità, compromettendo il film passivo.
2. Corrosione da acidi organici: Risulta dalla contaminazione con sostanze organiche (ad esempio, succhi di frutta o residui di cibo) che, in presenza di acqua e ossigeno, formano acidi organici che finiscono per corrodere la superficie metallica.
3. Corrosione localizzata: Causata dalla contaminazione della superficie con sostanze acide, alcaline o contenenti cloruro (come soluzioni di pulizia alcaline o spruzzi di acqua salata), che porta alla corrosione per vaiolatura o interstiziale.
4. Corrosione chimica: Si verifica in atmosfere inquinate con alti livelli di ossidi di zolfo o di azoto, dove l'umidità condensata forma acidi corrosivi (solforici, nitrici o acetici) che attaccano la superficie dell'acciaio inossidabile.

Come evitare che l'acciaio inossidabile arrugginisca?

Le condizioni sopra menzionate possono compromettere l'integrità della pellicola passiva di ossido di cromo sulla superficie dell'acciaio inossidabile, causando corrosione localizzata e potenziale ruggine.

Per mantenere una superficie metallica immacolata e resistente alla corrosione, si consiglia di attuare le seguenti buone pratiche:

1. Manutenzione regolare: Stabilire un regime di pulizia di routine utilizzando detergenti delicati o detergenti specializzati per acciaio inossidabile. Sfregare delicatamente la superficie con materiali non abrasivi per rimuovere i contaminanti, i cloruri e altri agenti corrosivi che possono innescare la vaiolatura o la corrosione interstiziale.
2. Selezione dei materiali in base all'ambiente:

• Per ambienti non industriali e leggermente corrosivi, si consiglia di utilizzare acciai inossidabili austenitici come il 201 o il 202. Anche se convenienti, questi gradi possono essere più suscettibili alla corrosione nelle zone costiere o altamente clorate. Pur essendo convenienti, questi gradi possono essere più suscettibili alla corrosione nelle zone costiere o altamente clorate.
• Nelle regioni costiere o negli ambienti a maggior rischio di corrosione, optate per l'acciaio inossidabile di grado 304 (UNS S30400). Questo versatile grado austenitico offre un'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare grazie al suo maggiore contenuto di nichel (8-10,5%) e a una migliore resistenza alla vaiolatura.

1. Trattamento superficiale: Considerare trattamenti di elettrolucidatura o passivazione per migliorare lo strato protettivo di ossido di cromo, in particolare per i componenti critici o per gli ambienti altamente corrosivi.
2. Considerazioni sulla progettazione: Implementare un drenaggio adeguato ed evitare le trappole d'acqua nella progettazione per evitare l'accumulo di sostanze corrosive sulla superficie dell'acciaio.
3. Ispezioni regolari: Eseguire ispezioni visive periodiche per identificare i primi segni di corrosione, come scolorimento o vaiolatura, in modo da poter intervenire tempestivamente.
4. Evitare l'accoppiamento galvanico: Quando si unisce l'acciaio inossidabile ad altri metalli, utilizzare tecniche di isolamento adeguate per evitare la corrosione galvanica.
5. Cura post-fabbricazione: Dopo la saldatura o la lavorazione, ripristinare lo strato passivo attraverso un'adeguata pulizia e, se necessario, una passivazione chimica per garantire una resistenza alla corrosione uniforme su tutta la superficie.

Seguendo queste linee guida, è possibile prolungare in modo significativo la durata dei componenti in acciaio inossidabile e mantenerne l'estetica in varie condizioni ambientali.

Come affrontare la ruggine dell'acciaio inox?

L'applicazione di pasta o spray decapante rimuove efficacemente la ruggine e rigenera la pellicola protettiva di ossido di cromo, ripristinando la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile. Questo processo prevede:

1. Applicare accuratamente l'agente decapante sulle aree interessate.
2. Consentire un tempo di permanenza sufficiente secondo le istruzioni del produttore.
3. Risciacquo rigoroso con acqua pulita per eliminare tutti i contaminanti e i residui di acido.
4. Se necessario, neutralizzare la superficie con una soluzione alcalina leggera.

Dopo il trattamento, utilizzare una lucidatrice a grana fine per ripristinare la finitura della superficie, quindi applicare una cera lucidante di alta qualità per sigillare e proteggere la superficie.

Per le piccole macchie di ruggine, può essere efficace una miscela 1:1 di alcool minerale e olio per macchinari leggero. Applicare la soluzione, lasciarla penetrare, quindi pulire con un panno in microfibra.

b) Metodi meccanici:

Le tecniche di rimozione meccanica della ruggine includono:

1. Sabbiatura abrasiva: Utilizzo di perle di vetro, ossido di alluminio o particelle di ceramica per la pulizia controllata delle superfici.
2. Rettifica: Impiego di abrasivi progressivamente più fini per rimuovere la ruggine e ripristinare la superficie.
3. Spazzolatura meccanica: utilizzo di spazzole metalliche in acciaio inox per evitare la contaminazione.
4. Pulizia con elettroutensili: Utilizzo di smerigliatrici angolari con accessori appropriati per le aree più grandi.

Questi metodi rimuovono efficacemente i contaminanti superficiali, comprese le particelle di ferro incorporate, particolarmente problematiche in ambienti umidi. Tuttavia, è fondamentale eseguire la pulizia meccanica quando la superficie è asciutta per evitare la ruggine istantanea indotta dall'umidità.

Si noti che la pulizia meccanica, pur rimuovendo efficacemente la ruggine superficiale, non migliora intrinsecamente la resistenza alla corrosione del materiale. Per migliorare la protezione:

1. Procedere con abrasivi sempre più fini per ottenere la finitura superficiale desiderata.
2. Pulire accuratamente per rimuovere tutti i detriti e i contaminanti.
3. Applicare un trattamento di passivazione per ripristinare lo strato di ossido di cromo.
4. Rifinite con un composto lucidante e un sigillante di alta qualità per una protezione ottimale.

Combinando metodi chimici e meccanici appropriati, seguiti da tecniche di finitura adeguate, è possibile ripristinare e mantenere efficacemente la resistenza alla corrosione e l'estetica dell'acciaio inossidabile.