1.0 Cos'è l'acciaio inossidabile?
L'acciaio inossidabile è una lega di ferro, cromo, nichel e altri elementi. Il cromo forma uno strato di ossido autorigenerante che resiste alla corrosione, rendendo l'acciaio inossidabile estremamente resistente e con una formazione minima di ruggine.
Rinomato per la sua resistenza alla corrosione, la robustezza e l'aspetto pulito, l'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato nell'industria petrolchimica, delle apparecchiature di processo e dei motori a turbina. Tra i numerosi gradi, il 304 e il 316 sono i più comuni, entrambi classificati come acciai inossidabili austenitici, spesso definiti acciai inossidabili per uso navale o chirurgico.
2.0 Cos'è l'acciaio inossidabile 304?
Grado acciaio inossidabile 304 è una lega ad alte prestazioni ampiamente utilizzata, nota per la sua eccellente resistenza alla trazione, durata e resistenza alla corrosione e all'ossidazione. Ha un punto di fusione tra 2.550 °F e 2.650 °F (1.399 °C – 1.454 °C), ma la sua resistenza alla trazione diminuisce avvicinandosi a questo intervallo.
Questa lega offre un'elevata resistenza alla trazione di circa 621 MPa (90 ksi) e può funzionare a temperature fino a 870 °C, rendendola un materiale affidabile per applicazioni impegnative. Caratteristiche principali
- Ottima resistenza alla corrosione atmosferica e all'acqua
- Buona resistenza chimica in molti ambienti
- Facilmente fabbricabile, saldabile e formabile
- Non magnetico allo stato ricotto
- Proprietà meccaniche stabili per un'ampia gamma di usi
Acciaio inossidabile 304 Limitazioni
- Sensibilità al cloruro: suscettibile alla corrosione in ambienti con elevate concentrazioni di cloruro (ad esempio, acqua salata)
- Non ideale per applicazioni marine o ad alto contenuto di cloruri: manca di molibdeno, il che limita le sue prestazioni in ambienti aggressivi con cloruri
2.1 Applicazioni tipiche dell'acciaio inossidabile tipo 304
L'acciaio inossidabile tipo 304 è ampiamente utilizzato in diversi settori industriali grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione, robustezza e formabilità. Le applicazioni più comuni includono:
| Area di applicazione | Usi tipici |
| Cibo e cucina | – Attrezzature per la lavorazione alimentare – Attrezzature ed elettrodomestici da cucina – Pentole e padelle – Lavelli residenziali e parti di lavelli |
| Industriale e meccanico | – Componenti di pompe e valvole – Scambiatori di calore – Recipienti a pressione – Tubi per apparecchiature – Serbatoi di stoccaggio – Tubazioni per acqua e fluidi |
| Automobilistico | – Modanature e finiture per auto – Copricerchi – Collettori di scarico |
| Elettrico e strutturale | – Involucri elettrici resistenti alla corrosione – Quadri elettrici per interni – Elementi di fissaggio e ferramenta (viti, bulloni, maniglie, piastre) |
| Architettonico e decorativo | – Finiture decorative – Accessori architettonici (pannelli, sculture, applique) – Elettrodomestici residenziali |
2.2 Vantaggi dell'acciaio inossidabile 304
- Resistenza alla corrosione: funziona bene in molti ambienti corrosivi, compresi acidi leggeri e soluzioni alcaline
- Buona lavorabilità: facilmente piegabile, lavorabile, saldabile e lucidabile
- Conveniente: costo inferiore rispetto agli acciai inossidabili 316 e più legati
- Versatile: adatto a un'ampia gamma di settori, tra cui alimentare, medico, edile e industriale
2.3 304 Processo di fabbricazione
Il 304 si ottiene fondendo cromo, ferro, nichel e qualsiasi altra lega in tracce in un forno per creare una miscela fusa. Successivamente, il materiale viene incanalato in billette, bramme o altre forme per l'indurimento. Le forme possono quindi essere laminate a caldo, ricotte, trattate termicamente, lucidate e/o tagliate a misura.
3.0 Cos'è l'acciaio inossidabile 316?
L'acciaio inossidabile di grado 316 è una lega austenitica di alta qualità, rinomata per la sua superiore resistenza alla corrosione, l'elevata resistenza alla trazione e le prestazioni affidabili a temperature elevate. Presenta un intervallo di fusione compreso tra 1.371 °C e 1.399 °C e una resistenza alla trazione di 579 MPa (84 kSI), con una temperatura massima di esercizio di circa 800 °C (1.472 °F).
L'acciaio inossidabile 316 è una lega di cromo-nichel con aggiunta di molibdeno, che ne aumenta significativamente la resistenza agli attacchi chimici, in particolare in ambienti marini e nelle applicazioni di lavorazione chimica. Questo lo rende molto più resistente del Tipo 304 a sostanze corrosive come cloruri, bromuri, ioduri, acido solforico, salamoia e acidi grassi ad alte temperature.
Stabilità alle alte temperature
Il 316 mantiene la sua robustezza e resistenza alla corrosione anche a temperature elevate, rendendolo adatto ad applicazioni ad alto calore in cui il 304 potrebbe degradarsi.
Composizione non reattiva
Essendo una lega non reattiva, la 316 è ideale per gli ambienti medicali, farmaceutici e alimentari.
Limitazioni dell'acciaio inossidabile 316
Costo più elevato: la maggiore resistenza alla corrosione ha un prezzo più elevato rispetto al 304, dovuto principalmente al maggiore contenuto di nichel e all'aggiunta di molibdeno.
Composizione dell'acciaio inossidabile 316
Questa composizione rende l'acciaio inossidabile 316 più resistente ai cloruri e alle sostanze chimiche aggressive rispetto al 304, sebbene entrambi appaiano quasi identici a occhio nudo.
- 16% Cromo
- 10% Nichel
- 2% Molibdeno
3.1 Vantaggi dell'acciaio inossidabile 316
- Maggiore resistenza alla corrosione
- Eccellente resistenza alla corrosione puntiforme e interstiziale
- Migliori prestazioni in ambienti ricchi di cloruri
- Facile da saldare, pulire e rifinire
- Adatto per applicazioni farmaceutiche e alimentari
- Contiene molibdeno per una resistenza chimica superiore rispetto all'acciaio inossidabile 304
3.2 Applicazioni tipiche dell'acciaio inossidabile 316
| Area di applicazione | Applicazioni tipiche |
| Ambiente marino | Componenti marini, Parti marine, Acciaio strutturale e componenti in ambienti marini, Attrezzature marine |
| Attrezzature mediche e farmaceutiche | Strumenti chirurgici e medici, Apparecchiature mediche (anche non chirurgiche), Apparecchiature per la lavorazione farmaceutica, Apparecchiature farmaceutiche, Produzione farmaceutica |
| Attrezzature chimiche | Apparecchiature per l'elaborazione chimica, Apparecchiature chimiche, Tubazioni chimiche, Produzione chimica, Trasporto industriale e chimico, Recipienti a pressione, Cisterne e tubi per applicazioni chimiche |
| Strutture esterne | Quadri elettrici per esterni, Arredi per esterni |
| Attrezzature industriali | Attrezzature industriali utilizzate nell'industria farmaceutica e chimica |
| Cucina e lavorazione degli alimenti | Superfici, attrezzature ed elettrodomestici per cucine commerciali, Cucine commerciali, Produzione e lavorazione alimentare in ambienti salini, Elettrodomestici commerciali |
| Altri | Cestelli in filo di acciaio inossidabile, Cestelli in acciaio inossidabile, Galleggianti in acciaio inossidabile |
3.3 316 Processo di fabbricazione
Il 316 viene prodotto in modo pressoché identico al 18/8 e al 304, con la differenza che gli ingredienti variano leggermente. Oltre a nichel, cromo e carbonio, vengono aggiunti anche molibdeno e piccole quantità di manganese, silicio e, occasionalmente, azoto. I produttori controllano attentamente le quantità per garantire il mantenimento della corretta composizione e sfruttare al meglio i vantaggi offerti dal 316. Come il 304 e il 18/8, viene fuso e poi stampato e lavorato.
4.0 Confronto dettagliato tra acciaio inossidabile 304 e 316
Acciaio inossidabile 304 vs. 316: un confronto completo
Sia il 304 che il 316 sono tra gli acciai inossidabili austenitici più comunemente utilizzati. Sebbene appaiano pressoché identici per finitura e forma, differiscono significativamente in termini di composizione chimica, prestazioni meccaniche e resistenza alla corrosione. Le tabelle seguenti forniscono un confronto tra i due materiali per orientare la scelta.
| Caratteristica | Acciaio inossidabile 304 | Acciaio inossidabile 316 |
| Composizione | 18% Cromo, 8% Nichel (senza Molibdeno) | 18% Cromo, 10% Nichel, 2-3% Molibdeno |
| Resistenza alla corrosione | Eccellente in ambienti miti; soggetto a corrosione puntiforme e interstiziale, soprattutto in presenza di cloruri. | Resistenza superiore alla corrosione, anche contro i cloruri e in ambienti difficili. |
| Forza | Bene | Buono, leggermente più alto grazie al molibdeno |
| Prestazioni ad alta temperatura | Adatto a numerose applicazioni, ma può essere soggetto a corrosione a temperature molto elevate. | Eccellente resistenza alle alte temperature e alla corrosione. |
| Saldabilità | Eccellente | Eccellente |
| Costo | Più conveniente | Più costoso |
| Applicazioni tipiche | Attrezzature per la lavorazione alimentare, elettrodomestici da cucina, lavelli, finiture architettoniche, componenti di pompe e valvole. | Ambienti marini, lavorazioni chimiche, produzione farmaceutica, dispositivi medici, scambiatori di calore. |
| Magnetico | Leggermente magnetico | Leggermente magnetico |
4.1 Acciaio inossidabile 304 vs 316: confronto delle proprietà chiave
Gli acciai inossidabili 304 e 316 sono tra gli acciai inossidabili austenitici più utilizzati. Sebbene entrambi offrano eccellenti caratteristiche di resistenza alla corrosione, robustezza e formabilità, differiscono per composizione chimica e prestazioni in ambienti specifici.
| Proprietà | Acciaio inossidabile 304 | Acciaio inossidabile 316 |
| Resistenza alla corrosione | – Eccellente in un’ampia gamma di ambienti – Suscettibile a corrosione puntiforme e interstiziale in ambienti con cloruri – Rischio di cricche da corrosione sotto sforzo oltre i 60°C | – Resistenza complessiva superiore alla corrosione – Noto come “grado marino” – Ancora vulnerabile a corrosione puntiforme, corrosione interstiziale e SCC in acqua di mare calda |
| Grado a basso tenore di carbonio consigliato | 304L: Migliore resistenza alla precipitazione di carburi in ambienti umidi o ad alta temperatura | 316L: Maggiore resistenza alla precipitazione di carburi; preferito per esposizioni prolungate o ambienti critici |
| Resistenza al calore | – Resiste all’ossidazione intermittente fino a 870°C – Utilizzo continuo fino a 925°C – Non raccomandato per l’uso continuo in acqua tra 425°C–860°C | – Funziona in modo simile: 870°C intermittente, 925°C continuo – 316L preferito per il servizio idrico nel 425°C–860°C allineare |
| Lavorazione a freddo | – Indurisce rapidamente – Potrebbe essere necessaria una ricottura intermedia per prevenire le crepe – Si consiglia la ricottura finale per alleviare lo stress interno e ripristinare la resistenza alla corrosione | – Facilmente laminabile, stampato, intestabile o trafilato – Si consiglia la ricottura dopo la formatura a freddo per ripristinare la duttilità e alleviare lo stress |
| Effetto del lavoro a freddo | Aumenta la resistenza e la durezza | Aumenta la resistenza e la durezza |
| Lavorazione a caldo | – Eseguito al meglio a 1149°C–1260°C – Il raffreddamento rapido dopo la formatura massimizza la resistenza alla corrosione | – Evitare di lavorare sotto 927°C – Portata ideale: 1149°C–1260°C – Si consiglia la ricottura post-lavorazione |
| Trattamento termico | – Non può essere indurito mediante trattamento termico – Ricottura in soluzione a 1010°C–1120°C, seguito da un rapido raffreddamento | – Non temprabile mediante trattamento termico – Stesso intervallo di ricottura: 1010°C–1120°C con raffreddamento rapido |
| Lavorabilità | – Buona lavorabilità, ma richiede attenzione – Mantenere affilati gli utensili da taglio – Utilizzare tagli leggeri ma profondi – Utilizzare rompitrucioli – Utilizzare refrigerante/lubrificazione generosi a causa della bassa conduttività termica | – Comparabile al 304 – Si applicano le stesse linee guida di lavorazione – Un refrigerante adeguato è essenziale per dissipare il calore e ridurre l’usura dell’utensile |
4.2 Confronto delle proprietà meccaniche e fisiche dell'acciaio inossidabile 304 vs 316
Questa tabella evidenzia le differenze tra 304 e 316 in termini di resistenza alla trazione, limite di snervamento, allungamento, durezza, densità e temperatura massima di esercizio, essenziali per valutare la loro idoneità in varie applicazioni industriali.
| Proprietà | Acciaio inossidabile 304 | Acciaio inossidabile 316 |
| Densità | 7,87–8,07 g/cm^3 | 7,87–8,07 g/cm^3 |
| Resistenza alla trazione (MPa) | 540–750 | 480–621 |
| Punto di fusione (°C) | 1450 | 1.648–1.673 |
| Modulo di elasticità (GPa) | 193 | 193 |
| Resistività elettrica (Ω.m) | 0,72 x 10-6 | 0,69–0,81 x 10-6 |
| Conduttività termica (W/mK) | 16.2 | 13–17 |
| Dilatazione termica (1/K) | 17,2 x 10^-6 | 15–18 x 10^-6 |
| Allungamento a rottura (%) | 70 | 60 |
| Durezza (Rockwell B) | 70 | 80 |
| Resistenza alla corrosione | Eccellente | Eccezionale |
| Magnetico | NO | NO |
| Formabilità | Molto bene | Bene |
| Lavorabilità (ricotto) | Discreto, ma migliore di 316 | Giusto |
4.3 Composizione elementare (%) in acciaio inossidabile 304 vs 316
Qui confrontiamo i principali elementi di lega presenti negli acciai inossidabili 304 e 316. La presenza di molibdeno nel 316 è il fattore principale che ne determina la superiore resistenza ai cloruri e agli ambienti chimici aggressivi.
| Elemento | Acciaio inossidabile 304 % | Acciaio inossidabile 316 % |
| Carbonio | 0.07 | 0.07 |
| Cromo | 18.0 – 19.5 | 16,5 – 18,5 |
| Nichel | 8.0 – 10.5 | 10.0 – 13.0 |
| Silicio | 1 | 1 |
| Manganese | 2 | 2 |
| Fosforo | 0.045 | 0.045 |
| Zolfo | 0.015 | 0.015 |
| Azoto | 0.1 | 0.1 |
| Molibdeno | – | 2.0 – 2.5 |
4.4 Panoramica delle caratteristiche: acciaio inossidabile 304 vs 316
Questa sintesi illustra le principali differenze tra l'acciaio inossidabile 304 e quello 316 in termini di resistenza alla corrosione, costo, lavorabilità e casi d'uso ideali, offrendo una guida chiara per scegliere il materiale più adatto alla propria applicazione.
| Caratteristiche | acciaio inossidabile 304 | acciaio inossidabile 316 |
| Resistenza alla corrosione | Eccellente | Ancora meglio |
| Magnetico | NO | NO |
| Saldabilità | Alto | Bene |
| Indurisce durante la formatura a freddo | SÌ | SÌ |
| Formabilità | Molto bene | Bene |
| Lavorabilità (ricotto) | Discreto, ma migliore di 316 | Giusto |
| Resiste alle temperature elevate | Alto | Alto |
| Temperatura massima di servizio intermittente | 1562°F | 1562°F |
5.0 Come distinguere l'acciaio inossidabile 316 dall'acciaio inossidabile 304
Non è possibile distinguere visivamente l'acciaio inossidabile 316 dal 304. Entrambi i gradi hanno un aspetto identico, soprattutto se lucidati o rifiniti allo stesso modo. Una lamiera in 316 non apparirà diversa da una in 304.
Poiché non vi è alcuna differenza visibile, l'unico modo affidabile per verificare il grado del materiale è attraverso un Rapporto di prova sui materiali (MTR)Un MTR fornisce l'esatta composizione chimica dell'acciaio e conferma se si tratta di 304, 316 o di un altro grado.
