Le caratteristiche dei materiali inossidabili ferritici le puoi comprendere in un unico articolo!
01Che cos'è l'acciaio inossidabile ferritico? Come materiale alternativo preferito all'acciaio inossidabile austenitico
L'acciaio inossidabile ferritico si riferisce a materiali in acciaio inossidabile con un contenuto di cromo compreso tra il 10,5% e il 30%, una struttura a grana cubica centrata sul corpo e una struttura prevalentemente di ferrite. Poiché questa struttura a grano cubico a corpo centrato è tipica del ferro alfa, l'acciaio inossidabile ferritico è magnetico.
La ferrite è un membro importante della famiglia degli acciai inossidabili, al secondo posto nella produzione dopo l'acciaio inossidabile austenitico. A causa di ragioni storiche e limitazioni della prima tecnologia di fusione, l'acciaio inossidabile ferritico ha scarse prestazioni in termini di resistenza alla corrosione e, a causa delle sue proprietà magnetiche, viene spesso scambiato per acciaio inossidabile "falso".
Pertanto, per molto tempo, si è creduto erroneamente che l'acciaio inossidabile ferritico avesse scarse prestazioni, mentre l'acciaio inossidabile austenitico fosse l'autentico acciaio inossidabile con prestazioni eccellenti.
Con il progresso complessivo della tecnologia, stanno costantemente emergendo moderni acciai inossidabili ferritici di alta qualità e basso costo. Tra questi, la serie 4XX è diventata il materiale alternativo preferito per l'acciaio inossidabile austenitico e viene utilizzata persino per sostituire i tubi in rame rosso e rame bianco.
L’emergere di questa domanda di sostituzione è innanzitutto un costo. Poiché il prezzo del cromo è relativamente stabile, mentre il mercato del rame-nichel fluttua frequentemente e con ampie ampiezze, l’acciaio inossidabile ferritico senza nichel presenta un vantaggio di sostituzione in termini di costi. In secondo luogo, la moderna tecnologia metallurgica migliora di giorno in giorno e nello stesso ambiente sono state ottenute le stesse prestazioni dell’acciaio inossidabile austenitico. Ad esempio, la resistenza alla corrosione locale del 444 con aggiunta di molibdeno è sostanzialmente equivalente a quella del 316 austenitico.
02 Classificazione degli acciai inossidabili ferritici Scenari applicativi delle varie tipologie di acciai inossidabili ferritici
L'acciaio inossidabile ferritico può essere suddiviso in due categorie: ferrite ordinaria e ad alta purezza a seconda che il contenuto totale di carbonio e azoto sia inferiore allo 0,05%. In base al contenuto di cromo, l'acciaio inossidabile ferritico ordinario è suddiviso in acciaio inossidabile ferritico a basso contenuto di cromo, a medio cromo e ad alto contenuto di cromo.
Il contenuto di cromo dell'acciaio inossidabile ferritico a basso contenuto di cromo è generalmente compreso tra il 10,5% e il 14%. Ha il contenuto di cromo più basso tra tutti gli acciai inossidabili ferritici ed è anche il materiale più economico. Questo tipo di acciaio inossidabile è adatto per l'uso in ambienti o scene leggermente corrosivi che consentono la formazione di ruggine locale. Ad esempio, il 409 è appositamente progettato per le marmitte di scarico delle automobili; 410L viene utilizzato per contenitori e cornici per display LCD.
Il contenuto di cromo dell'acciaio inossidabile ferritico a medio cromo è compreso tra il 14% e il 19% e le sue prestazioni sono vicine a quelle dell'acciaio inossidabile austenitico 304. È il materiale più utilizzato nel sistema ferritico. Grazie al suo alto contenuto di cromo e all'eccellente resistenza alla corrosione, il 430 è ampiamente utilizzato nei cestelli di lavatrici, lavastoviglie, cucine e attrezzature da cucina. È l'alternativa preferita ai materiali austenitici 304.
Il contenuto di cromo dell'acciaio inossidabile ferritico ad alto contenuto di cromo è compreso tra il 19% e il 30%. Aumentando ulteriormente il contenuto di cromo e aggiungendo molibdeno e altri elementi, la resistenza alla corrosione e la resistenza all'ossidazione vengono migliorate. Questo tipo di acciaio inossidabile presenta vantaggi rispetto all'acciaio inossidabile austenitico 316, quindi è ampiamente utilizzato negli edifici costieri e negli ambienti corrosivi con alto contenuto di cloro.
Ferrite di elevata purezza significa che il contenuto totale di carbonio e azoto è inferiore allo 0,05%. Allo stesso tempo, vengono aggiunti elementi come molibdeno, titanio e niobio per aumentare la resistenza alla corrosione intergranulare, alla corrosione per vaiolatura, alla corrosione interstiziale e alle prestazioni di saldatura. Pertanto, questo tipo di materiale è più comunemente utilizzato nelle parti dei forni a microonde, nei serbatoi dell'acqua calda, negli scaldacqua solari o nei bollitori elettrici.
03 Acciaio inossidabile ferritico vs acciaio inossidabile austenitico, quale ha prestazioni migliori?
L'acciaio inossidabile austenitico rappresenta oltre il 70% della produzione totale mondiale di acciaio inossidabile ed è attualmente il materiale di acciaio inossidabile più utilizzato.
Essendo un acciaio inossidabile a base di cromo senza nichel, l'acciaio inossidabile ferritico è chiamato acciaio inossidabile "economico" a causa del suo costo inferiore e delle principali proprietà dell'acciaio inossidabile austenitico contenente nichel. Il confronto prestazionale tra i due si riflette principalmente in:
√ L'acciaio inossidabile ferritico è magnetico mentre l'acciaio inossidabile austenitico non è magnetico
√ L'acciaio inossidabile ferritico ha un tasso di espansione termica inferiore
√ L'acciaio inossidabile ferritico ha una migliore resistenza all'ossidazione in ambienti ad alta temperatura
√ La conduttività termica dell'acciaio inossidabile ferritico è superiore a quella dell'acciaio inossidabile austenitico
√ La resistenza allo scorrimento dell'acciaio inossidabile ferritico contenente niobio è inferiore
√ L'acciaio inossidabile ferritico è più facile da lavorare.
√ Minore tendenza al ritorno elastico rispetto all'acciaio inossidabile austenitico durante la formatura a freddo
√ Il limite di snervamento dell'acciaio inossidabile ferritico è superiore a quello dell'acciaio inossidabile 304
√ L'acciaio inossidabile ferritico non è soggetto a tensocorrosione 04 Conversione di qualità di acciaio inossidabile ferritico tra paesi
A causa dei diversi standard legali nei vari paesi, anche i marchi dell'acciaio inossidabile ferritico sono diversi a seconda dei paesi e delle organizzazioni. Tuttavia, nonostante vi siano alcune differenze negli standard e nei nomi dei vari paesi, generalmente rappresentano lo stesso materiale. La tabella comparativa delle conversioni dei nomi di marca in vari paesi è mostrata nella Figura 7.
05Composizione chimica dell'acciaio inossidabile ferritico
Solo quando il contenuto di cromo è superiore al 10,5% può essere chiamato acciaio inossidabile. Quando il cromo entra in contatto con l'aria o l'acqua, sulla superficie si forma un denso strato di triossido di cromo. Una volta che questo film di ossido si è formato, non seguirà più l'acqua e l'aria. Questo è il motivo principale per cui l'acciaio inossidabile è inossidabile. L'acciaio inossidabile ferritico ha un alto contenuto di cromo, quindi ha un'eccellente resistenza alla corrosione e all'ossidazione.
06Proprietà fisico-meccaniche degli acciai inossidabili ferritici
La densità dell'acciaio inossidabile ferritico è compresa tra 7,64 e 7,75 e ci saranno lievi differenze al variare del contenuto della lega. Inoltre, una buona conduttività termica è anche un vantaggio nelle sue proprietà fisiche.
Rispetto ad altre serie, le proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile ferritico sono relativamente moderate. Poiché non presenta alcun cambiamento di fase, non può essere rafforzato mediante trattamento termico. Di solito è ricotto a 700~800 gradi.
Negli ultimi anni, l’offerta di risorse globali è stata scarsa, gli attriti commerciali sono continuati e il prezzo dei metalli non ferrosi, in particolare del nichel, ha continuato a salire, il che ha esercitato un’enorme pressione sui costi per le aziende produttrici di acciaio inossidabile, che inevitabilmente portano all'acciaio inossidabile austenitico a basso contenuto di nichel e ferritico senza nichel. Portare uno spazio più ampio per lo sviluppo e l’applicazione.
