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L’importanza dell’acciaio 2017-04-06T09:57:04+00:00

Il ruolo dell’acciaio inossidabile

PREMESSA

L’acciaio inossidabile ha un ruolo fondamentale come materiale al servizio del ciclo integrato dell’acqua potabile. Se ne spiegheranno le caratteristiche peculiari per ciò che riguarda le proprietà chimiche, fisiche, meccaniche e di resistenza alla corrosione. Si tratterà, quindi, l’aspetto dell’igienicità e delle cessioni. Saranno mostrati alcuni esempi applicativi relativi ai momenti fondamentali del ciclo dell’acqua potabile: captazione, trattamento, trasporto e stoccaggio, distribuzione. Si passerà successivamente all’impiego nel settore della depurazione delle acque reflue, illustrando un esempio applicativo alla luce del concetto di Life Cycle Cost. Per concludere, si accennerà al settore dei tubi fl

essibili per il trasporto del gas.

ASPETTI GENERALI

Perché inossidabili?

In realtà il termine non corrisponde alla vera natura di questi metalli; sono, infatti, ossidabilissimi, in quanto la loro composizione chimica consente un processo di “passivazione” spontanea, permettendo all’ossido formato sotto forma di “film passivo”, sottilissimo ed aderente alla superficie, di formare una barriera protettiva per il metallo sottostante. Questo processo totalmente spontaneo, affinché possa avvenire, necessita di due condizioni fondamentali:

  1. la composizione chimica dell’acciaio deve presentare un tenore di cromo in lega superiore all’11% circa; l’ossido protettivo superficia

    le è, infatti, principalmente un ossido di cromo, perciò bisogna averne a disposizione una certa quantità nella matrice metallica;

  2. il materiale dev’essere immer

    so in un ambiente con una sufficiente quantità di ossigeno, ovvero in grado di promuovere quel fenomeno di ossidazione spontanea che rende l’inox resistente agli agenti aggressivi. L’ossigeno è, in un certo senso, la linfa vitale per questo materiale; infatti, una delle possibili forme di attacco può derivare anche da carenza di ossigeno.

Occorre sottolineare che il meccanismo della passivazione dell’acciaio inossidabile ha una fondamentale caratteristica di dinamicità; quand’anche il film passivo venisse rimosso, il materiale, reagendo con l’ossigeno dell’ambiente in cui è immerso, ripristina spontaneamente il film protettivo, recuperando così la sua resistenza agl

i agenti aggressivi. Il tenore in cromo e l’eventuale presenza in lega di elementi quali nichel, molibdeno ed altri, conferiscono al materiale una maggiore nobiltà. In tal modo abbiamo a disposizione un’ampia gamma di acciai inox adatti alle varie applicazioni, nei più disparati ambienti aggressivi.

Le tipologie

Gli inox si dividono in tre grandi categorie:
– martensitici;
– ferritici;
– austenitici.

Gli inossidabili martensitici sono leghe al solo cromo (13% circa), contenenti eventualmente piccole quantità di altri elementi, come per esempio il nickel. Sono gli unici inossidabili che possano prendere tempra, aumentando così le loro caratteristiche meccaniche. Hanno buona lavorabilità per deformazione plastica, oltre ad una discreta truciolabilità. Sono materiali ferromagnetici.

Anche i ferritici sono al solo cromo (17% circa), ma non è possibile innalzarne le caratteristiche meccaniche mediante trattamento termico. Risultano facilmente lavorabili per deformazione plastica e per asportazione di truciolo. Hanno buona saldabilità. Sono materiali ferromagnetici.

Gli austenitici fanno sicuramente parte della categoria più importante; infatti, circa l’80% delle applicazioni che prevedano l’uso di acciaio inox sono carat

terizzate dall’impiego di un inox di questa tipologia.
Sono acciai che oltre al cromo (18% circa), vedono come fondamentale elemento in lega il nichel, in tenori attorno all’8% circa. Hanno un’ottima deformabilità e lavorabilità alle macchine utensili; la saldatura può essere eseguita con le tecniche tradizionali. Non sono temprabili, ma per effetto dell’incrudimento incrementano notevolmente le loro caratteristiche tensili e di durezza. Delle tre famiglie sono quelli con la maggiore resistenza alla corrosione; questa resistenza viene poi esaltata nelle qualità legate con il molibdeno. Sono materiali amagnetici, allo stato ricotto.

Esistono inoltre altre tipologie di ac

ciai inossidabili con specifiche caratteristiche, come gli indurenti per precipitazione e i duplex. I primi uniscono alla resistenza e alla corrosione, caratteristiche tensili e di durezza superficiale acquisite grazie a trattamenti termici di “invecchiamento” che, sfruttando la presenza in lega di elementi come rame o alluminio, permettono la formazione di fasi insolubili che influiscono in modo determinante sui parametri precedentemente citati. I duplex o austeno – ferritici sono materiali che, in virtù di un apposito bilanciamento degli elementi in lega, il nichel in particolare, presentano a temperatura ambiente una struttura austenitica e ferritica. Questi presentano elevati carichi di snervamento e di rottura unitamente a un’eccellente resistenza alla corrosione, in particolare alla tenso-corrosione.

A titolo informativo, nella tabella 1, riportiamo le caratteristiche degli acciai inossidabili più rappresentativi:

Tabella 1: caratteristiche fisiche e meccaniche dei tipi di acciai inossidabili più rappresentativi. Dati secondo EN 10088 parte 1 e 2.