L'acciaio inossidabile ferritico si riferisce all'acciaio inossidabile con ferrite cubica a corpo centrato come struttura della matrice ad alta temperatura e temperatura normale. L'acciaio inossidabile ferritico ha ferro e cromo come elementi principali, generalmente non contiene nichel e alcuni contengono una piccola quantità di molibdeno, titanio o niobio e altri elementi. Ha una buona resistenza all'ossidazione, resistenza alla corrosione e resistenza alla rottura della corrosione da cloruro. Inoltre, l'acciaio inossidabile ferritico ha anche le caratteristiche di grande conduttività termica, piccolo coefficiente di dilatazione, buona resistenza all'ossidazione ed eccellente resistenza alla tensocorrosione. Viene utilizzato principalmente per produrre parti resistenti alla corrosione atmosferica, al vapore acqueo, all'acqua e agli acidi ossidativi. I gradi rappresentativi dell'acciaio inossidabile ferritico sono: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) secondo ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, secondo la norma EN...ecc.
L'acciaio inossidabile ferritico può essere suddiviso in cromo basso, cromo medio e cromo alto in base al contenuto di cromo. A seconda della purezza dell'acciaio, in particolare del contenuto di impurità di carbonio e azoto, può essere suddiviso in acciaio inossidabile ferritico ordinario e acciaio inossidabile ferritico ultrapuro. L'acciaio inossidabile ferritico ordinario presenta gli svantaggi di fragilità alle basse temperature e a temperatura ambiente, sensibilità all'intaglio, elevata tendenza alla corrosione intergranulare e scarsa saldabilità. Sebbene questo tipo di acciaio sia stato sviluppato prima, la sua applicazione industriale è stata notevolmente limitata. Queste carenze dell'acciaio inossidabile ferritico ordinario sono legate alla purezza dell'acciaio, in particolare all'alto contenuto di elementi interstiziali come carbonio e azoto nell'acciaio. Finché il carbonio e l'azoto nell'acciaio sono sufficientemente bassi, le carenze sopra menzionate possono sostanzialmente essere superate.
Rispetto aacciaio inossidabile austenitico, l'acciaio inossidabile ferritico ha una migliore resistenza alla corrosione, resistenza al calore e lavorabilità. Poiché la fase ferrite difficilmente può dissolvere il carbonio, la ferrite ha le caratteristiche di essere morbida e facile da deformare. Come l'acciaio inossidabile martensitico, poiché la struttura reticolare è una struttura cubica a corpo centrato, è paramagnetica, quindi l'acciaio inossidabile ferritico è magnetico. L'acciaio inossidabile austenitico è non magnetico a causa della sua struttura cubica a facce centrate.
Il prezzo dell’acciaio inossidabile ferritico non solo è relativamente basso e stabile, ma presenta anche molte caratteristiche e vantaggi unici. È stato dimostrato che l'acciaio inossidabile ferritico è un materiale alternativo molto eccellente.
Acciaio inossidabile ferritico ordinario
Tali acciai includono contenuti di cromo basso, medio e alto. L'acciaio inossidabile ferritico a basso contenuto di cromo contiene circa dall'11% al 14% di cromo, come 00Cr12 e 0Cr13Al in Cina. Americano AISI 400, 405, 406MF-2. Questo tipo di acciaio ha buona tenacità, plasticità, deformazione a freddo e saldabilità. Poiché l'acciaio contiene una certa quantità di cromo e alluminio, ha una buona resistenza all'ossidazione e alla ruggine. 405 può essere utilizzato come torre di raffinazione del petrolio, rivestimento di serbatoi, pale di turbine a vapore, dispositivi resistenti alla corrosione da zolfo ad alta temperatura, ecc. 400 per elettrodomestici e elettrodomestici, ecc. 409 è utilizzato per dispositivi di sistemi di marmitta di scarico di automobili e tubi di acqua fredda e calda, ecc. Acciaio inossidabile ferritico al cromo medio, il contenuto di cromo è compreso tra il 14% e il 19%, come 1Cr17 e 1Cr17Mo in Cina. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 negli Stati Uniti. Questo tipo di acciaio ha una migliore resistenza alla ruggine e alla corrosione. Il suo coefficiente di incrudimento è piccolo (n≈2) e ha buone prestazioni di imbutitura profonda, ma la sua duttilità è scarsa. L'acciaio inossidabile ferritico AISI 430 viene utilizzato per decorazioni architettoniche, decorazioni automobilistiche, attrezzature da cucina, bruciatori a gas e parti di apparecchiature industriali con acido nitrico, ecc. AISI 434 viene utilizzato per la decorazione esterna di automobili ed edifici. 439 è utilizzato come tubo flessibile per scaldabagni a gas, gasdotti e gasdotti, ecc. L'acciaio inossidabile ferritico ad alto contenuto di cromo contiene dal 19% al 30% di cromo, come Cr18Si2 e Cr25 in Cina, AISI 442, AISI 443 e AISI 446 negli Stati Uniti Stati. Tali acciai hanno una buona resistenza all'ossidazione. L'AISI 442 viene utilizzato continuamente nell'atmosfera, la temperatura limite superiore è 1035°C e la temperatura massima per l'uso continuo è 980°C. L'acciaio inossidabile ferritico AISI 446 ha una migliore resistenza all'ossidazione.
Acciaio inossidabile ferritico di elevata purezzal
Questo tipo di acciaio contiene un contenuto di carbonio e azoto estremamente basso; alto contenuto di cromo, molibdeno, titanio, niobio e altri elementi. Come 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2 cinesi. Questo tipo di acciaio ha buone proprietà meccaniche (in particolare tenacità), saldabilità, resistenza alla corrosione intergranulare, resistenza alla corrosione per vaiolatura, resistenza alla corrosione interstiziale ed eccellente resistenza alla tensocorrosione. Ad esempio, l'acciaio inossidabile ferritico 18-2 ha una buona resistenza alla corrosione in acido nitrico, acido acetico, NaOH, la resistenza alla corrosione per vaiolatura in 3% NaCl e FeCl3 è equivalente o superiore all'acciaio inossidabile austenitico 18-8, all'acciaio 26CrMo in molti mezzi Resistenza alla corrosione , soprattutto negli acidi organici, negli acidi ossidanti e negli alcali forti. Ha una buona resistenza alla corrosione per vaiolatura in un mezzo forte di cloruro. Non si verificano cricche da tensocorrosione nel cloruro, nell'idrogeno solforato, nell'acido solforico eccessivo e negli alcali forti. Il 30Cr-2Mo ha una maggiore resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale pur mantenendo la resistenza alla tensocorrosione.
Resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile ferritico
(1) Corrosione uniforme.
Il cromo è l'elemento più facile da passivare. Nell'ambiente atmosferico la lega ferro-cromo con un contenuto di cromo superiore al 12% può autopassivarsi. Nel mezzo ossidante, il contenuto di cromo può essere passivato se è superiore al 17%. In alcuni mezzi corrosivi è possibile aggiungere cromo e molibdeno, nichel, rame e altri elementi per ottenere una buona resistenza alla corrosione.
(2) Corrosione intergranulare.
Gli acciai inossidabili ferritici, come gli acciai inossidabili austenitici, soffrono di corrosione intergranulare, ma il trattamento di sensibilizzazione e il trattamento termico per evitare questa corrosione sono esattamente l'opposto. L'acciaio inossidabile ferritico è soggetto a corrosione intergranulare dovuta a un rapido raffreddamento superiore a 925°C e lo stato (stato sensibilizzato) suscettibile alla corrosione intergranulare può essere eliminato dopo un breve periodo di rinvenimento a 650-815°C. La corrosione intergranulare dell'acciaio ferritico è anche il risultato dell'impoverimento del cromo causato dalla precipitazione dei carburi. Pertanto, riducendo il contenuto di carbonio e azoto nell'acciaio e aggiungendo elementi come titanio e niobio si può ridurre la suscettibilità alla corrosione intergranulare.
(3) Vaiolatura e corrosione interstiziale.
Il cromo e il molibdeno sono gli elementi più efficaci per migliorare la resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale dell'acciaio inossidabile. All'aumentare del contenuto di cromo, aumenta anche il contenuto di cromo nella pellicola di ossido e aumenta la stabilità chimica della pellicola. Il molibdeno viene adsorbito sulla superficie metallica attiva sotto forma di MoO4, che inibisce la dissoluzione del metallo, favorisce la ripassivazione e previene il danneggiamento del film. Pertanto, l'acciaio inossidabile ferritico ad alto contenuto di cromo e molibdeno ha un'eccellente resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale.
(4) Resistenza alla tensocorrosione.
A causa delle caratteristiche della struttura organizzativa, l'acciaio inossidabile ferritico è resistente alla corrosione nel mezzo in cui l'acciaio inossidabile austenitico produce fessurazioni per tensocorrosione.
Proprietà meccaniche degli acciai inossidabili ferritici
L'acciaio inossidabile ferritico non può essere rinforzato mediante trattamento termico perché non vi è alcun cambiamento di fase. Generalmente viene utilizzato previa ricottura a 700-800°C. A causa delle dimensioni atomiche simili di ferro e cromo, l'effetto rinforzante della soluzione solida è piccolo, il carico di snervamento e la resistenza alla trazione dell'acciaio inossidabile ferritico sono leggermente superiori a quelli dell'acciaio a basso tenore di carbonio e la duttilità è inferiore a quella dell'acciaio a basso tenore di carbonio .
1) Fragilità a temperatura ambiente dell'acciaio inossidabile ferritico ordinario.
L'acciaio inossidabile ferritico ordinario è sensibile agli intagli e la temperatura di transizione fragile è superiore alla temperatura ambiente, ad eccezione dell'acciaio inossidabile ferritico a basso contenuto di cromo. Maggiore è il contenuto di cromo, maggiore è la fragilità a freddo. Questa fragilità a freddo è correlata agli elementi interstiziali come carbonio e azoto nell'acciaio, e l'acciaio ferritico ultrapuro ha un contenuto di carbonio molto basso negli elementi interstiziali come carbonio e azoto, quindi può ottenere una buona tenacità e la transizione fragile la temperatura può essere abbassata al di sotto della temperatura ambiente.
2) Infragilimento ad alta temperatura dell'acciaio inossidabile ferritico ordinario.
L'acciaio inossidabile ferritico ordinario viene riscaldato a una temperatura superiore a 927°C e quindi raffreddato rapidamente a temperatura ambiente, la plasticità e la tenacità vengono significativamente ridotte. Questo infragilimento ad alta temperatura è legato alla rapida precipitazione dei composti di carbonio (nitruro) sui bordi dei grani o sulle dislocazioni ad una temperatura di 427-927 °C. Ridurre il contenuto di carbonio e azoto dell'acciaio (utilizzando la tecnologia ultrapura) può migliorare notevolmente questa fragilità. Inoltre, quando l'acciaio ferritico viene riscaldato oltre i 927°C, la capacità del grano risulterà ingrossata e la grana grossa deteriorerà la plasticità e la tenacità dell'acciaio.
3) Formazione della fase σ.
Secondo il diagramma di fase ferro-cromo, se mantenuta a 500-800°C, la lega contenente il 40%-50% di cromo formerà una fase singola σ, e la lega contenente meno del 20% o più del 70% di cromo formerà una struttura bifase α+σ. La formazione della fase σ ridurrà significativamente la duttilità e la tenacità dell'acciaio. Pertanto l'acciaio inossidabile ferritico non dovrebbe essere utilizzato per lungo tempo a 500-800 °C.
4) Fragilità a 475°C.
L'acciaio ferritico ad alto contenuto di cromo (>15%) sarà fortemente infragilito se conservato a 400-500 °C. Questo tipo di infragilimento richiede un tempo inferiore rispetto alla precipitazione della fase σ. Ad esempio, quando l'acciaio inossidabile ferritico 0,080C-0,4Si-16,9Cr viene mantenuto a 450°C per 4 ore, la resilienza a temperatura ambiente scende quasi a zero. Il grado di infragilimento aumenta con l'aumento del contenuto di cromo, ma la tenacità può essere recuperata dopo trattamento a temperature superiori a 600 °C. L'infragilimento a 475°C è il risultato della precipitazione della fase alfa ricca di cromo. Tale acciaio dovrebbe evitare il riscaldamento vicino a 475°C.
Orario di pubblicazione: 02-maggio-2023