Gradi di piastre in acciaio inox: Selezione, proprietà, standard

Per applicazioni strutturali generiche e a contatto con gli alimenti, AISI/SAE 304 / ASTM A240 offrono il miglior equilibrio tra resistenza alla corrosione, formabilità e costo. Per gli ambienti ricchi di cloruri o con sostanze chimiche aggressive scegliere 316/316L (molibdeno più elevato). Quando è richiesta una maggiore resistenza e una migliore resistenza alla corrosione da stress, selezionare duplex (ad esempio, 2205) o super-duplex (ad esempio, 2507). Per prodotti piatti economici per ambienti a bassa corrosione, utilizzare gradi ferritici (ad esempio, 430)per le parti resistenti al calore o all'usura scegliere gradi martensitici (ad esempio, 410). La scelta finale deve corrispondere ai requisiti meccanici, di finitura superficiale, di saldabilità e alle specifiche standard (ASTM A240, EN 10088, JIS) e deve essere confermata dai certificati della cartiera per la chimica e la meccanica.

Cosa significa "grado" per le lastre di acciaio inossidabile

Un grado di acciaio inossidabile identifica una chimica, una microstruttura e una gamma di prestazioni definite. I gradi si dividono in famiglie: austenitici (serie 300, come 304/316), ferritici (serie 400, come 430), martensitici (410/420), duplex (2205, S31803), super-duplex (2507, S32750) e leghe speciali o a indurimento per precipitazione. Ogni famiglia presenta dei compromessi: le austenitiche offrono elevata tenacità e formabilità, ma una resistenza moderata; le duplex offrono una maggiore resistenza allo snervamento e una migliore resistenza ai cloruri per costo unitario; le ferritiche sono magnetiche e hanno un costo inferiore. Queste famiglie e il modo in cui vengono specificati i prodotti piatti sono codificati in standard come ASTM A240 e EN 10088.

Riferimento rapido: gradi raccomandati per applicazione

(Utilizzare questa tabella come stenografia per l'acquisto. Abbinare la scelta finale alla temperatura di esercizio continua, all'esposizione ai cloruri e al carico meccanico).

Principali qualità di piastre inossidabili

• 304 / 304L (UNS S30400 / S30403) - il cavallo di battaglia: ~18% Cr, ~8% Ni. Buona saldabilità e formabilità; alimenti e architettura.

• 316 / 316L (UNS S31600 / S31603) - aggiunge Mo (≈2-3%) per migliorare la resistenza ai cloruri e alla vaiolatura. È favorito nell'industria navale e chimica.

• 321 / 347 - stabilizzato con Ti o Nb per il servizio ad alta temperatura per evitare la sensibilizzazione.

• 409 - ferritico a bassa lega, comunemente utilizzato nei sistemi di scarico automobilistici (economico).

• 410, 420 - martensitico, trattabile termicamente, utilizzato dove è richiesta la durezza.

• 430 - ferritici, decorativi/architettonici e alcune parti di elettrodomestici.

• 2205 (Duplex) - microstruttura duplex bilanciata (~22% Cr, 5-6% Ni, ~3% Mo) con elevata forza e buona resistenza al cloruro.

• 2507 (Super-duplex) - Cr e Mo più elevati; utilizzato nell'industria petrolifera e del gas offshore.

Composizione chimica (gradi selezionati)

(Si tratta di intervalli indicativi; controllare sempre il certificato del mulino e la norma appropriata).

Proprietà meccaniche (condizione tipica della piastra)

(Le norme elencano i minimi e variano a seconda dello spessore; consultare ASTM A240 e EN 10088 per i limiti di accettazione esatti).

Comportamento alla corrosione e classificazione

Fenomeni chiave che interessano le placche:

• Corrosione generale - perdita uniforme di materiale; controllata dal contenuto di cromo e dall'ambiente.

• Pitting - attacco localizzato nei cloruri; il molibdeno e l'azoto migliorano la resistenza (PREN = %Cr + 3,3×%Mo + 16×%N è una metrica utile per il duplex/super-duplex).

• Corrosione interstiziale - nelle sacche di ristagno; la finitura della superficie e la progettazione delle fessure sono importanti.

• Cricche da corrosione da stress (SCC) - un problema per gli austenitici in ambienti con cloruri e sollecitazioni di trazione; i gradi duplex hanno prestazioni migliori.

Classifica pratica (bassa → alta resistenza ai cloruri): ferritico 430 / martensitico 410 → 304 → 316 → duplex 2205 → super-duplex 2507 → leghe di nichel (Alloy 625/825). Utilizzare le previsioni PREN per la selezione dei materiali. (Per le soglie di cloruro e la guida alla progettazione, consultare i manuali di corrosione specializzati e il Nickel Institute).

Note sulla fabbricazione: formatura, saldatura, ricottura, finitura superficiale

• Formazione: Gli austenitici sono duttili a freddo e si piegano bene; i ferritici hanno una duttilità inferiore e possono rompersi se piegati troppo bruscamente. Il duplex richiede il controllo del rapporto di deformazione per evitare lo squilibrio ferrite/austenite.

• Saldatura: La maggior parte delle lamiere inossidabili viene saldata con metallo d'apporto corrispondente (ad esempio, ER308L su 304). I gradi a basso tenore di carbonio (304L/316L) riducono il rischio di corrosione intergranulare dopo la saldatura. La saldatura duplex richiede un rigoroso controllo dell'apporto termico e spesso l'uso di metalli d'apporto duplex.

• Trattamento termico: I gradi austenitici non sono generalmente temprabili mediante trattamento termico (si verifica l'incrudimento). I gradi martensitici possono essere trattati termicamente per ottenere la durezza. I Duplex necessitano di una ricottura in soluzione dopo un'intensa lavorazione a freddo per ripristinare l'equilibrio.

• Finitura superficiale: Le finiture di macinazione includono HRAP, 2B, BA, No.4, No.8; la finitura influisce sulla pulibilità e sull'innesco della corrosione. Per l'uso igienico, scegliere finiture lisce (No.4 o superiore).

• Condizioni dei bordi e tolleranza di spessore: Questi sono standardizzati nelle specifiche ASTM/EN; assicurarsi che l'OP prenda nota del tipo di bordo (tranciato, fresato) e della classe di tolleranza.

Standard e appalti (come specificare)

Al momento dell'acquisto della targa, specificare:

• Materiale standard (ad esempio, ASTM A240 / A480 per le lamiere; per i recipienti a pressione vedere i codici specifici).

• Grado e numero UNS (ad esempio, 316L / UNS S31603).

• Gamma di spessori, tolleranza di larghezza e lunghezza.

• Finitura superficiale e preparazione dei bordi.

• Condizione di trattamento termico (ricotto, trattato in soluzione).

• Certificato di prova del mulino Tipo 3.1 o 3.2 (tracciabilità).

• Test aggiuntivi: PMI (identificazione positiva del materiale), corrosione intergranulare (ASTM A262), durezza, impatto Charpy quando si prevede un servizio a bassa temperatura.

Riferimenti utili: standard nazionali (ASTM A240), famiglia EN 10088 (prodotti piani) e raccolte di specifiche nazionali (ad esempio, JIS G4304 per le lamiere di acciaio inossidabile in Giappone).

Duplex e super-duplex: considerazioni sulla selezione

Le leghe duplex (2205) combinano una microstruttura austenitica e ferritica, offrendo circa il doppio del carico di snervamento di 304/316 con una migliore resistenza alla SCC in ambienti con cloruri. Punti chiave:

• Efficienza di progettazione: sezioni più sottili per una resistenza equivalente (risparmio di peso).

• Procedura di saldatura: deve controllare le temperature di interpass; utilizzare procedure di saldatura qualificate e un riempimento adeguato.

• Costo: Il contenuto di leghe più elevato e la cura nella fabbricazione aumentano il prezzo, ma i risparmi nel ciclo di vita spesso giustificano la scelta in ambienti aggressivi (offshore, lavorazione chimica).

Offerta, tolleranze, fattori di prezzo

Prezzi per la targa:

• Grado ed elementi di lega (Ni, Mo, Cr) - Ni e Mo sono costosi; il 316 costa più del 304; il duplex e il super-duplex costano ancora di più.

• Spessore e dimensioni della piastra - Le lastre larghe e lo spessore elevato aumentano il costo della base e le esigenze di lavorazione per la piegatura e la raddrizzatura.

• Finiture e prove speciali - Le finiture lucide, i trattamenti termici certificati e i test aggiuntivi (ad esempio, il PMI) aumentano i tempi e i costi.

• Cicli di mercato - La volatilità dei prezzi del nichel e del molibdeno influisce sulle quotazioni; ottenere conferme di prezzo aggiornate al momento dell'ordine.

Suggerimento per l'approvvigionamento: specificate i gradi sostitutivi accettabili e consentite al fornitore di proporre alternative (ad esempio, 316 vs 316L) solo se includete chiari criteri di accettazione chimica/meccanica e i certificati di prova richiesti.

Ispezione, tracciabilità e AQ

Richiedono come minimo:

• Certificato di prova del mulino (MTC) Tipo 3.1 che mostra i risultati chimici e meccanici.

• Tracciabilità dei materiali - numero di calore/lotto sulla targa e MTC corrispondente.

• Test non distruttivi e distruttivi se necessario (UT per le laminazioni, PMI per la verifica in loco, durezza).

• Ispezione da parte di terzi quando è coinvolto il servizio di sicurezza/pressione.

Dieci scenari pratici di selezione

1. Piano cucina / elettrodomestici: 304 o 430 (se i costi sono limitati).

2. Ringhiere per barche / accessori per la nautica: 316L o duplex per esposizione a sale intenso.

3. Scambiatore di calore per impianti chimici: 316L, 317L o una lega di nichel a seconda del supporto.

4. Recipiente a pressione in ambiente cloruro: duplex 2205 o superduplex 2507.

5. Scarico per autoveicoli: 409 (ferritico economico resistente al calore).

6. Bobina per forno ad alta temperatura: 310 o 309.

7. Posate / lame: 420 / 440C (martensitico, trattato termicamente).

8. Rivestimento architettonico: 304/316 con finitura specificata (rivestimento No.4 o PVDF).

9. Serbatoi farmaceutici sanitari: 316L, elettrolucidato.

10. Riser offshore / valvole: leghe super-duplex o di nichel (costose, ma la durata è giustificata).

Tabella di correlazione: grado → PREN (indicatore semplificato)

(Usare il PREN per confrontare la resistenza alla vaiolatura; un valore più alto è migliore in presenza di cloruri). Confermare la chimica effettiva prima della progettazione).

Finiture di fresatura comuni e usabilità

Domande frequenti

1: Qual è il tipo di lamiera di acciaio inossidabile più comunemente utilizzato?
Il grado 304 (ASTM A240) è lo standard industriale per uso generale, grazie alla sua equilibrata resistenza alla corrosione, alla formabilità e al costo relativamente basso.

2: Quando è necessario specificare la piastra 316 rispetto alla 304?
Scegliere 316/316L quando il servizio include cloruri o atmosfere marine; il contenuto di molibdeno migliora la resistenza alla vaiolatura.

3: Che cosa copre la norma ASTM A240?
La norma ASTM A240 definisce la chimica e le proprietà meccaniche di molti gradi di acciaio inossidabile destinati a lamiere, fogli e nastri per recipienti a pressione e prodotti piani generici. Al momento dell'ordine, citare sempre la clausola e il grado.

4: Come si comporta il duplex 2205 rispetto al 316 in termini di resistenza?
Il Duplex 2205 ha in genere una resistenza allo snervamento circa doppia rispetto al 316 ricotto, con una resistenza ai cloruri paragonabile o superiore; consente sezioni più sottili a parità di capacità strutturale.

5: Le piastre in acciaio inox sono magnetiche?
Molti gradi ferritici e martensitici sono magnetici. I gradi austenitici (304/316) sono generalmente non magnetici allo stato ricotto, ma possono diventare leggermente magnetici dopo la lavorazione a freddo.

6: Quali prove devo richiedere in un ordine di acquisto?
Specificare MTC (tipo 3.1), controlli a campione PMI, durezza e qualsiasi test di corrosione specifico (ASTM A262) o test di impatto se si prevede un servizio a bassa temperatura.

7: Qual è la finitura migliore per i serbatoi di prodotti alimentari/farmaceutici?
Le finiture elettrolucidate o di alta qualità No.4 con passivazione garantiscono una pulizia ottimale e una ridotta adesione microbica.

8: Le lastre di acciaio inossidabile possono arrugginire?
La ruggine localizzata può essere causata da contaminazione superficiale, attacco di cloruri o danni meccanici al film passivo. Una corretta selezione del tipo e la pulizia evitano la maggior parte dei problemi.

9: In che modo lo spessore della piastra influisce sulla resistenza alla corrosione?
Lo spessore in sé non cambia la resistenza alla corrosione della lega per unità; tuttavia, i dettagli di progettazione (fessure, zone termicamente alterate) diventano più importanti con sezioni più spesse.

10: Il 304L è migliore del 304?
Il 304L ha un tenore di carbonio inferiore per ridurre il rischio di sensibilizzazione durante la saldatura; specificare il 304L quando si prevede una saldatura senza ricottura post-saldatura.

Riferimenti autorevoli

• Istituto del Nichel - Prodotti piani in acciaio inossidabile (EN e sintesi delle applicazioni)
• BSSA / EN 10088-2 - Riepilogo delle proprietà meccaniche per i prodotti piatti inossidabili