L'acciaio inossidabile ferritico è un importante materiale utilizzato in molti settori industriali, noto per le sue proprietà magnetiche e la buona resistenza alla corrosione. Anche per chi è nuovo alla metallurgia o alla scienza dei materiali, capire questo materiale non deve essere complicato. Questa guida ne spiega le basi e fornisce approfondimenti sulla composizione, le proprietà, le applicazioni e il confronto con altri tipi di acciaio inossidabile.

Che cos'è l'acciaio inossidabile ferritico?

Questa categoria di acciaio inossidabile contiene un'alta percentuale di cromo e pochissimo o nessun nichel. La sua struttura è principalmente ferritica, una struttura cristallina cubica a corpo centrato (BCC). Questa struttura ferritica è stabile a tutte le temperature ed è responsabile delle proprietà magnetiche dell'acciaio.

Questo tipo è generalmente utilizzato quando è necessaria la resistenza alla corrosione ma non sono richieste le proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile austenitico. Viene spesso scelto per la sua economicità, dovuta all'assenza di nichel.

Di cosa è fatto l'acciaio inossidabile ferritico?

Il componente principale è il ferro, come tutti gli altri tipi di acciaio. Tuttavia, ciò che distingue questi gradi sono gli elementi di lega specifici:

• Cromo (10.5% - 30%): Il principale elemento responsabile della resistenza alla corrosione.
• Basso contenuto di carbonio (< 0,1%): Riduce il rischio di precipitazione dei carburi e di corrosione intergranulare.
• Altri elementi: A seconda della qualità, possono essere aggiunti elementi come molibdeno, alluminio, titanio e niobio per migliorare la resistenza alla corrosione, la forza e la stabilità.

In particolare, questo tipo di acciaio inossidabile contiene generalmente una quantità di nichel molto bassa o nulla, il che lo rende più economico e meno suscettibile alle fluttuazioni dei prezzi del nichel.

Proprietà dell'acciaio inossidabile ferritico

Questo acciaio offre una serie di proprietà desiderabili:

• Magnetico: Uno dei modi più semplici per identificarlo è verificare le sue proprietà magnetiche.
• Buona resistenza alla corrosione: Soprattutto in ambienti non aggressivi. I gradi più alti offrono una migliore protezione dalla corrosione.
• Resistenza all'ossidazione: Si comporta bene a temperature elevate.
• Bassa espansione termica: Meno distorsioni durante i cicli di riscaldamento e raffreddamento.
• Buona formabilità: Più facile da modellare e piegare rispetto ad altri tipi.
• Alta conducibilità termica: Utile per le applicazioni che richiedono una rapida dissipazione del calore.

Tuttavia, questo materiale presenta generalmente una minore tenacità e una minore duttilità rispetto ai gradi austenitici.

Applicazioni degli acciai inossidabili ferritici

Grazie alle loro proprietà e ai vantaggi in termini di costi, questi acciai sono ampiamente utilizzati in diversi settori industriali:

• Automotive: Sistemi di scarico, finiture e componenti del convertitore catalitico.
• Architettura: Coperture, rivestimenti e pannelli decorativi.
• Elettrodomestici: Tamburi della lavatrice, forni e lavelli della cucina.
• Attrezzature per la lavorazione degli alimenti: Grazie alla sua resistenza alla corrosione e alla facilità di pulizia.
• Apparecchiature industriali: Scambiatori di calore e componenti di forni.
• Ascensori e scale mobili: Pannelli interni e parti strutturali.

Come viene lavorato l'acciaio inossidabile ferritico?

La lavorazione comporta diverse fasi chiave:

1. Fusione e colata: Le materie prime vengono fuse in un forno elettrico ad arco e poi colate in lastre.
2. Laminazione a caldo: Le bramme vengono laminate ad alte temperature per produrre lastre o piatti.
3. Ricottura: Riscaldamento dell'acciaio per alleviare le tensioni interne e migliorare la duttilità.
4. Decapaggio: Trattamento chimico per rimuovere gli ossidi superficiali formatisi durante la ricottura.
5. Laminazione a freddo (se necessario): Per spessori più sottili e una migliore finitura superficiale.
6. Ricottura finale e decapaggio: Per ripristinare le proprietà meccaniche e una superficie pulita.

A differenza dei tipi austenitici, questi non possono essere induriti tramite trattamento termico, il che semplifica alcuni aspetti della lavorazione ma limita le applicazioni in cui è richiesta un'elevata durezza.

Quali sono i diversi tipi di acciaio inossidabile ferritico?

Gli acciai inossidabili ferritici sono disponibili in una varietà di gradi, ognuno dei quali è adatto a specifiche applicazioni. Questi gradi sono classificati in cinque gruppi in base alla loro composizione e alle loro proprietà:

Gruppo 1: Gradi di base (es. 409)

Sono gli acciai inossidabili ferritici più economici, con un contenuto di cromo inferiore (circa 10,5-11,7%). Sono spesso utilizzati nei sistemi di scarico automobilistici, dove è necessaria una moderata resistenza alla corrosione.

Gruppo 2: Maggiore resistenza alla corrosione (ad es. 430)

Con un contenuto di cromo leggermente superiore (16-18%), questi gradi offrono una migliore resistenza alla corrosione e sono comunemente utilizzati in elettrodomestici come lavastoviglie e frigoriferi.

Gruppo 3: Miglioramento della forza e della resistenza alla corrosione (es. 434, 436)

Questi gradi includono molibdeno per una maggiore forza e resistenza alla corrosione per vaiolatura. Sono ideali per le applicazioni più impegnative, come le finiture automobilistiche o le attrezzature industriali.

Gruppo 4: Gradi ad alta temperatura (es. 442)

Progettati per resistere a temperature più elevate, questi gradi sono utilizzati in applicazioni come parti di forni o scambiatori di calore.

Gruppo 5: Classi specializzate (es. 444)

Questi gradi ad alte prestazioni hanno un contenuto di cromo e molibdeno più elevato, che li rende adatti ad ambienti difficili come le applicazioni marine o la lavorazione chimica.

Ogni gruppo offre una combinazione unica di proprietà, consentendo ai produttori di scegliere il grado perfetto per le loro esigenze.

Qual è la differenza tra acciaio inossidabile ferritico e acciaio inossidabile martensitico?

Pur essendo entrambi magnetici e contenenti cromo, si differenziano per alcuni aspetti fondamentali:

• Struttura: Una ha una struttura BCC; l'altra può essere indurita in una struttura tetragonale centrata sul corpo (BCT).
• Tempra: La martensitica può essere indurita mediante trattamento termico; l'altra non può essere indurita.
• Tenacità: I ferritici hanno generalmente una migliore tenacità e formabilità.
• Applicazioni: La martensitica è utilizzata per coltelleria e utensili; l'altra è più per scopi strutturali e decorativi.

Qual è la differenza tra acciaio inossidabile ferritico e acciaio inossidabile austenitico?

Questi sono i due tipi più comuni di acciaio inossidabile e hanno proprietà molto diverse:

• Struttura: L'austenitico ha una struttura cubica a facce centrate (FCC); il ferritico ha una struttura BCC.
• Magnetismo: L'austenitico è amagnetico; il ferritico è magnetico.
• Contenuto di nichel: L'austenitico contiene alti livelli di nichel; il ferritico ne contiene poco o niente.
• Formabilità e saldabilità: L'austenitico ha una migliore formabilità e saldabilità nella maggior parte dei casi.
• Resistenza alla corrosione: L'austenitico offre in genere una resistenza alla corrosione superiore.

Quali sono i vantaggi dell'acciaio inossidabile ferritico?

• Economico: Il basso o nullo contenuto di nichel riduce i costi.
• Buona resistenza alla corrosione: In particolare in ambienti leggermente corrosivi.
• Proprietà magnetiche: Utile nelle applicazioni in cui è richiesto il magnetismo.
• Elevata conduttività termica: Migliore degli acciai austenitici.
• Bassa espansione termica: Riduce il rischio di deformazioni.
• Buona resistenza alle cricche da corrosione da stress: Soprattutto in ambienti ricchi di cloruri.

Quali sono i limiti dell'acciaio inossidabile ferritico?

• Riduzione della duttilità e della tenacità: Soprattutto a basse temperature.
• Temprabilità limitata: Non può essere indurito mediante trattamento termico.
• Problemi di saldabilità: Alcuni gradi sono soggetti a crescita dei grani durante la saldatura.
• Resistenza alla corrosione ridotta rispetto ai gradi austenitici: Non adatto ad ambienti altamente aggressivi.

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FAQ:

Gli acciai inossidabili ferritici sono durevoli?

Sì, questi acciai sono piuttosto durevoli negli ambienti giusti. Offrono una buona resistenza alla corrosione e all'ossidazione, che li rende adatti all'uso automobilistico, architettonico e industriale.

L'acciaio inossidabile ferritico arrugginisce?

Pur essendo generalmente più tenaci dei tipi martensitici, questi materiali possono essere piuttosto fragili a temperature molto basse. Tuttavia, i nuovi gradi hanno migliorato la tenacità.

L'acciaio inossidabile ferritico si arrugginisce?

Tutti gli acciai inossidabili possono arrugginire in condizioni estreme. Tuttavia, questi gradi offrono una buona resistenza alla ruggine in condizioni atmosferiche normali, soprattutto quelli con cromo più elevato e stabilizzatori aggiunti.

L'acciaio inossidabile ferritico può essere saldato?

Sì, molti di questi gradi possono essere saldati, anche se alcuni richiedono considerazioni particolari a causa della crescita dei grani o della fragilità. I gradi stabilizzati come il 439 e il 441 offrono una migliore saldabilità.

Si può temprare l'acciaio inossidabile ferritico?

No, questi acciai non possono essere induriti mediante trattamento termico. Tuttavia, alcuni gradi possono essere rafforzati mediante lavorazione a freddo.