Il mondo dei materiali in acciaio è molto più complesso di quanto sembri. Ti sei mai chiesto perché alcuni acciai inossidabili sono resistenti e resistenti alla corrosione, mentre altri sono soggetti a fessurazioni? La risposta risiede in un fattore critico: il contenuto di ferrite. Questo articolo esplora il "codice intrinseco" che governa le prestazioni dell'acciaio inossidabile esaminando come il contenuto di ferrite influisce sulle proprietà dei materiali.

La ferrite, una struttura cristallina all'interno dell'acciaio inossidabile, è un fattore chiave per determinare le proprietà fisiche e meccaniche di una lega. Immagina l'acciaio inossidabile come una struttura costruita da "mattoni" microscopici: la disposizione di questi blocchi (la microstruttura) determina direttamente la resistenza, la tenacità e la resistenza alla corrosione del materiale. La ferrite è uno di questi mattoni essenziali.

Nello specifico, la ferrite è una struttura reticolare cubica a corpo centrato di ferro che può dissolvere piccole quantità di carbonio e altri elementi di lega. Nell'acciaio inossidabile, la presenza di ferrite è associata alle seguenti caratteristiche:

• Elevata resistenza: La ferrite contribuisce a una maggiore resistenza alla trazione e allo snervamento.
• Resistenza alla criccatura da corrosione sotto tensione da cloruri: Gli acciai inossidabili ferritici si comportano bene in ambienti corrosivi, come applicazioni marine o chimiche.
• Magnetismo: A differenza dell'acciaio inossidabile austenitico, la ferrite è magnetica, una proprietà che può essere utilizzata per rilevare il contenuto di ferrite.

Il contenuto di ferrite deve essere attentamente bilanciato, né troppo alto né troppo basso, a seconda del tipo di acciaio inossidabile. Per gli acciai inossidabili duplex e super duplex, il contenuto di ferrite è una metrica cruciale che influisce sulla resistenza, la tenacità, la resistenza alla corrosione e la saldabilità.

• Saldabilità: Un contenuto di ferrite ottimale riduce il rischio di cricche di solidificazione durante la saldatura, che possono compromettere l'integrità del giunto.
• Resistenza alla corrosione: Una ferrite eccessiva può ridurre la resistenza alla corrosione in determinati ambienti.
• Proprietà meccaniche: Un contenuto di ferrite più elevato aumenta la resistenza, ma può ridurre la duttilità e la tenacità.

La misurazione accurata del contenuto di ferrite è essenziale per valutare la qualità del materiale. I metodi comuni includono:

• Microscopia metallografica: Un metodo tradizionale ma dispendioso in termini di tempo che prevede l'esame microscopico.
• Test magnetico: Il Ferritescope misura la permeabilità magnetica per stimare il contenuto di ferrite, un metodo rapido e non distruttivo ideale per i test sul campo.
• Diffrazione a raggi X: Altamente preciso ma costoso e complesso.

Nella fabbricazione dell'acciaio e nella saldatura, la previsione del contenuto di ferrite è essenziale. Il diagramma di DeLong utilizza gli equivalenti di cromo e nichel (Cr _eq e Ni _eq ) per stimare la formazione di ferrite durante la saldatura. Sebbene utile, questo modello non è definitivo: è necessario considerare anche le condizioni reali come le velocità di raffreddamento.

L'acciaio inossidabile 304, ampiamente utilizzato nella trasformazione alimentare, nei dispositivi medici e nell'edilizia, si comporta in modo diverso nelle forme colate e forgiate:

• 304 fuso: Contiene l'8-20% di ferrite per prevenire le cricche di solidificazione.
• 304 forgiato: Progettato con l'1-6% di ferrite per prevenire le cricche di forgiatura; la maggior parte della ferrite si dissolve dopo la ricottura di soluzione.

La ricottura di soluzione riscalda l'acciaio inossidabile a temperature superiori a 1000 °C, seguita da un raffreddamento rapido per migliorare la duttilità e la tenacità. Sebbene questo processo riduca il contenuto di ferrite, l'acciaio inossidabile fuso mantiene livelli più elevati a causa della sua composizione iniziale.

Per misurazioni esatte, i laboratori utilizzano microscopia avanzata o strumenti magnetici ad alta sensibilità, ottenendo una precisione compresa tra lo 0,5 e l'1%. Dopo la ricottura, gli acciai austenitici come 304, 316L, 309 e 310 contengono tipicamente meno del 2% di ferrite.

Gli acciai inossidabili super duplex combinano fasi di ferrite e austenite (40-60% di ferrite) per una resistenza, tenacità e resistenza alla corrosione superiori. Queste leghe sono ideali per applicazioni impegnative in ambienti difficili.