Le persone spesso chiedono perché l'acciaio inossidabile, essendo inossidabile, possa comunque arrugginire. Qual è il meccanismo alla base della sua resistenza alla ruggine? È sicuro da usare finché la composizione del materiale è corretta? Approfondiamo queste domande una per una. Mentre alcuni vantaggi dell'acciaio inossidabile possono diventare svantaggi nel tempo, alcuni vantaggi evidenti possono deteriorarsi rapidamente quando iniziano a diventare negativi. Ad esempio, l'acciaio inossidabile ha un'eccellente resistenza alla corrosione grazie all'elevato contenuto di cromo (oltre il 10,5%). Questo perché la presenza di cromo forma un sottile film passivo, spesso nanometri, sulla superficie, migliorando significativamente la resistenza alla corrosione del materiale. Tuttavia, se il contenuto di cromo è insufficiente, può influire sulla resistenza dell'acciaio inossidabile alla corrosione per vaiolatura. Un trattamento di soluzione solida scadente può portare alla formazione di carburi ai bordi dei grani, riducendo la resistenza dell'acciaio inossidabile alla corrosione intergranulare e rendendolo più suscettibile alla tensocorrosione.

1. Fattori che influenzano le prestazioni di corrosione per vaiolatura dell'acciaio inossidabile austenitico Alcuni prodotti in acciaio inossidabile mostrano corrosione per vaiolatura localizzata durante lo stoccaggio o il trasporto marittimo a lungo termine, il che può influire gravemente sui programmi di spedizione e di ricezione dei clienti. I punti in cui si verifica la corrosione per vaiolatura sono simili a quelli delle sorgenti di fatica, partendo tipicamente da discontinuità chimiche o fisiche nel materiale, come inclusioni non metalliche, particelle di seconda fase e danni superficiali. Pertanto, la prevenzione della corrosione per vaiolatura implica la riduzione o l'evitamento di questi difetti di discontinuità. In termini di composizione chimica, il PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) è un indicatore chiave della resistenza di un materiale alla corrosione per vaiolatura. La formula per il PREN è generalmente PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%, indicando che i tre elementi—cromo (Cr), molibdeno (Mo) e azoto (N)—svolgono un ruolo significativo nella resistenza alla corrosione per vaiolatura dell'acciaio inossidabile. Controllare il contenuto di questi elementi è fondamentale. Ad esempio, nell'acciaio inossidabile austenitico 316, i requisiti elementari tipici sono Cr almeno 16%, Mo almeno 2% e N al massimo 0,1%. Per controllare i costi, i produttori di solito aggiungono elementi di lega ai livelli minimi. Tuttavia, per una maggiore resistenza alla corrosione, il contenuto di Cr e Mo può essere aumentato, ad esempio raggiungendo il 17,5% per Cr e il 2,8% per Mo, migliorando significativamente la resistenza alla corrosione per vaiolatura del materiale.

2. I fattori che influenzano la resistenza alla corrosione intergranulare dell'acciaio inossidabile austenitico, sulla base di un'ampia analisi, rivelano che quando si verifica un guasto per corrosione nell'acciaio inossidabile austenitico, l'esame della struttura metallografica del materiale rivela spesso la precipitazione di carburi lungo i bordi dei grani. La formazione e la presenza di carburi occupano più atomi di Cr, causando la diffusione del Cr circostante nell'area di formazione dei carburi. Ciò si traduce in uno strato sottile, carente di Cr, attorno ai carburi, con un contenuto di Cr inferiore al requisito minimo del 10,5% per l'acciaio inossidabile. Questo strato diventa un punto debole per la corrosione, rendendolo altamente suscettibile alla corrosione lungo le aree carenti di Cr, tipicamente lungo i bordi dei grani, nota come corrosione intergranulare. Inoltre, sulla base di questa corrosione dei bordi dei grani, può svilupparsi la tensocorrosione e portare a ulteriori guasti.

La presenza di regioni ricche di cromo attorno ai carburi dei bordi dei grani è causata dalla loro precipitazione

Le cricche lungo i bordi dei grani austenitici sono dovute principalmente alla formazione di carburi intergranulari. La ragione principale di ciò è che i prodotti in acciaio inossidabile austenitico non si raffreddano abbastanza velocemente durante il trattamento termico di soluzione, portando a un tempo di permanenza prolungato nell'intervallo di temperatura 425℃-850℃, dove precipitano i carburi intergranulari, con la velocità di precipitazione più elevata a 675℃. La comprensione del meccanismo di guasto può aiutare a identificare le soluzioni. Sapendo che i carburi sono la chiave e lo stadio della loro formazione, un rapido raffreddamento attraverso l'intervallo di temperatura 425℃-850℃ durante il trattamento termico di soluzione può prevenire questo problema. Tipicamente, i produttori si concentrano sui test dei componenti per garantire che il materiale soddisfi le specifiche come 304 o 316, ma per le parti critiche in acciaio inossidabile soggette a sollecitazioni, l'aggiunta di un test metallografico per verificare l'efficacia del trattamento termico di soluzione, in particolare se i carburi intergranulari sono precipitati, è essenziale. Ciò può ridurre o addirittura eliminare il rischio di corrosione intergranulare e tensocorrosione nei materiali successivi. L'aggiunta di un elemento di test garantisce l'affidabilità del prodotto e mantiene la reputazione dell'azienda.

3. Le cricche lungo i bordi dei grani austenitici sono dovute principalmente alla formazione di carburi intergranulari. La ragione principale di ciò è che i prodotti in acciaio inossidabile austenitico non si raffreddano abbastanza velocemente durante il trattamento termico di soluzione, portando a un tempo di permanenza prolungato nell'intervallo di temperatura 425℃-850℃, dove precipitano i carburi intergranulari, con la velocità di precipitazione più elevata a 675℃. La comprensione del meccanismo di guasto può aiutare a identificare le soluzioni. Sapendo che i carburi sono la chiave e lo stadio della loro formazione, un rapido raffreddamento attraverso l'intervallo di temperatura 425℃-850℃ durante il trattamento termico di soluzione può prevenire questo problema. Tipicamente, i produttori si concentrano sui test dei componenti per garantire che il materiale soddisfi le specifiche come 304 o 316, ma per le parti critiche in acciaio inossidabile soggette a sollecitazioni, l'aggiunta di un test metallografico per verificare l'efficacia del trattamento termico di soluzione, in particolare se i carburi intergranulari sono precipitati, è essenziale. Ciò può ridurre o addirittura eliminare il rischio di corrosione intergranulare e tensocorrosione nei materiali successivi. L'aggiunta di un elemento di test garantisce l'affidabilità del prodotto e mantiene la reputazione dell'azienda.