Sommario
Panoramica
Il seguente contenuto dettagliato discute le caratteristiche dell'acciaio inossidabile 316 che coinvolgono la sua natura chimica, le caratteristiche fisiche e meccaniche e le proprietà elettriche e termiche. Si concentra inoltre sul trasporto dell'acciaio inossidabile fuso 316, che presenta tutti i suoi vantaggi, tra cui una migliore resistenza alla corrosione e un'elevata resistenza alla trazione, nonché una migliore formabilità per industrie come la lavorazione chimica, il trasporto marittimo, ecc. L'operazione di fusione consiste nella costruzione di modelli, preparazione degli stampi da riempire con acciaio inossidabile fuso e finitura delle parti risultanti insieme o trattamento termico opzionale sotto rigorose misure di controllo della qualità. Nel complesso, questo contenuto può essere utilizzato come guida utile alle caratteristiche e all'uso diffuso dell'acciaio inossidabile 316.
Cos'è l'acciaio inossidabile 316?
L'acciaio inossidabile 316 è una lega di tipo austenitico che possiede una buona resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti con alto contenuto di cloruro. La lega essendo ricca di cromo, nichel e molibdeno offre una resistenza superiore alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale. Anche l'acciaio inossidabile 316, solitamente utilizzato per attrezzature marine, lavorazioni chimiche e dispositivi medici, è un buon formato, saldabile e gradevole alla vista e quindi può essere utilizzato anche in applicazioni strutturali e decorative.
Quali varianti ha l'acciaio inossidabile 316?
L'acciaio inossidabile con designazione 316 ha diverse versioni destinate a varie applicazioni. L'acciaio inossidabile 316L possiede un contenuto di carbonio inferiore, il che rende la struttura più resistente alla sensibilizzazione e ai rischi di corrosione durante la saldatura a causa della riduzione del trasferimento di calore attraverso la zona di saldatura. Quindi, è un materiale di scelta per strutture soggette a saldatura. Sebbene l'acciaio inossidabile 316H sia composto da più carbonio, fornisce all'acciaio una maggiore resistenza, in particolare quella della temperatura. L'acciaio inossidabile 316Ti ha atomi di titanio per evitare sensibilizzazione e corrosione intergranulare, quindi è perfetto per ambienti sfavorevoli e alte temperature. Inoltre, alcuni materiali possono avere la doppia certificazione 316 e 316L fornendo la possibilità di strati additivi. Ciò offre agli ingegneri meccanici la possibilità di creare progetti altamente personalizzati offrendo flessibilità per variazioni di prestazioni e resilienza in diverse applicazioni.
Quale composizione di elementi influenza maggiormente le proprietà dell'acciaio inossidabile 316?
L'acciaio inossidabile 316 ha un'eccellente resistenza alla corrosione che è notevolmente supportata dal suo contenuto di cromo che costituisce 16-18% della lega. Il cromo crea uno strato di ossido resistente alla corrosione sulla superficie dell'acciaio che lo protegge da diversi ambienti, compresi quelli corrosivi, come atmosfera, prodotti chimici e salinità. Inoltre, questi elementi aggiungono nichel e molibdeno che rafforzano la resistenza alla corrosione e la duttilità e forniscono anche una certa resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale quando vengono aggiunti con cloruri. Sebbene contribuiscano anche altri elementi come carbonio, manganese, silicio e azoto, il cromo rimane fondamentale nella definizione delle proprietà più essenziali della lega. Questa lega diventa di conseguenza la prima scelta in ambienti più esigenti come applicazioni di corrosione marina e chimica, dispositivi medici e macchine che richiedono una migliore resistenza alla corrosione.
Confronta acciaio inossidabile 316 e 304
Tra cui gli acciai inossidabili 316 e 304 sono le leghe austenitiche più popolari, composte da elementi simili, principalmente cromo e nichel, sebbene l'acciaio 316 di solito abbia una percentuale leggermente più alta di entrambi. Il canale tra i due risiede nell'aggiunta di molibdeno all'acciaio inossidabile 316, migliorandone così la resistenza alla corrosione, in particolare in spazi ricchi di cloruro, e può quindi essere utilizzato per applicazioni marine e chimiche. Ciò che vale la pena menzionare è che contiene molto meno molibdeno, ma è comunque un buon materiale resistente alla corrosione in molti ambienti, adatto per usi generali. Nonostante abbia una maggiore resistenza alla trazione e una minore resistenza allo scorrimento viscoso, i costi più elevati di lavorazione e saldatura spesso rendono l’acciaio inossidabile 316 meno attraente rispetto all’acciaio inossidabile 304 a basso costo. Alla fine, la differenza tra l'acciaio inossidabile 316 e 304 sta nei dettagli: i requisiti specifici come le condizioni ambientali, le considerazioni sui costi e le esigenze di finitura.
Proprietà dell'acciaio inossidabile 316
Composizione chimica dell'acciaio inossidabile 316
Proprietà degli elementi del componente | metrico |
| Carbonio, C | <= 0,080 % |
| Cromo, Cr | 16 – 18 % |
| Ferro, Fe | 61.8 – 72 % |
| Manganese, Mn | <= 2.0% |
| Molibdeno, Mo | 2.0 – 3.0 % |
| Nichel, Ni | 10 – 14 % |
| Fosforo, P | <= 0,045 % |
| Silicio, Si | <= 1.0% |
| Zolfo, S | <= 0,030 % |
Proprietà fisiche dell'acciaio inossidabile 316
Proprietà fisiche | metrico | inglese |
| Densità | 8,00 g/cc | 0,289 libbre/pollici³ |
Proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile 316
Proprietà meccaniche | metrico | inglese |
| Durezza, Brinell | 149 | 149 |
| Durezza, Knoop | 169 | 169 |
| Durezza, Rockwell B | 80 | 80 |
| Durezza, Vickers | 155 | 155 |
| Resistenza alla trazione, massima | 550MPa | 79800 PSI |
| Resistenza alla trazione, resa | 240MPa | 34800 PSI |
| Allungamento a rottura | 60% | 60% |
| Modulo di elasticità | 193 GPa | 28000 ksi |
| Izod Impact | 129J | 95,1 piedi-libbre |
| Impatto Charpy | 105 J | 77,4 piedi-libbre |
Proprietà elettriche dell'acciaio inossidabile 316
Proprietà elettriche | metrico | inglese |
| Resistività elettrica | 0,0000740 ohm-cm | 0,0000740 ohm-cm |
| Permeabilità magnetica | 1.008 | 1.008 |
Proprietà termiche dell'acciaio inossidabile
Proprietà termali | metrico | inglese |
| CTE, lineare | 16,0 µm/m-°C @Temperatura 0,000 – 100 °C | 8,89 µpollici/pollici-°F @Temperatura 32,0 – 212 °F |
16,2 µm/m-°C @Temperatura 0,000 – 315 °C | 9,00 µpollici/pollici-°F @Temperatura 32,0 – 599 °F | |
17,5 µm/m-°C @Temperatura 0,000 – 540 °C | 9,72 µpollici/pollici-°F @Temperatura 32,0 – 1000 °F | |
| Capacità termica specifica | 0,500 J/g-°C @Temperatura 0,000 – 100 °C | 0,120 BTU/lb-°F @Temperatura 32,0 – 212 °F |
| Termico Conducibilità | 16,3 W/mK @Temperatura 100 °C | 113 BTU-pollici/ora-piedi²-°F @Temperatura 212 °F |
| Punto di fusione | 1370 – 1400°C | 2500 – 2550 °F |
| Solido | 1370°C | 2500 °F |
| Liquido | 1400°C | 2550 °C |
| Temperatura massima di servizio, aria | 870°C | 1600 °F |
| 925°C | 1700 °F |
*Le proprietà dell'acciaio inossidabile 316 sopra riportate sono tratte da MatWeb
È possibile fondere l'acciaio inossidabile 316 e 316L?
L'acciaio inossidabile 316 può essere fuso utilizzando vari metodi di fusione. L'acciaio inossidabile 316, una comune lega di acciaio inossidabile con eccellente resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature e buone proprietà meccaniche, è ampiamente utilizzato per le fusioni in settori come la lavorazione chimica, alimentare e navale
Il vantaggio dell'acciaio inossidabile 316 utilizzato nella fusione?
La fusione di acciaio inossidabile 316 è un processo che produce componenti realizzati in acciaio inossidabile 316, un grado di acciaio inossidabile austenitico noto per la sua migliore resistenza alla corrosione rispetto all'acciaio inossidabile 304. Le caratteristiche delle fusioni in acciaio inossidabile 316 includono:
- Maggiore resistenza alla corrosione: poiché l'acciaio inossidabile 316 contiene molibdeno, è resistente alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale, questo lo rende adatto per applicazioni marine, chimiche e altre applicazioni corrosive.
- Alta resistenza e duttilità: Le parti in acciaio inossidabile fuso 316 presentano una buona resistenza e duttilità, consentendo loro di sopportare vari carichi e sollecitazioni senza deformarsi o rompersi.
- Eccellente formabilità: Simile a Acciaio inossidabile 304, l'acciaio inossidabile 316 può essere facilmente modellato in forme complesse, rendendolo ideale per la produzione di componenti fusi complessi.
- Resistenza al calore: I getti in acciaio inossidabile 316 possono resistere a temperature moderatamente elevate (fino a circa 870°C) senza perdita significativa delle proprietà meccaniche.
- Facilità di pulizia: I componenti in acciaio inossidabile fuso 316 hanno superfici lisce facili da pulire e mantenere, rendendoli ideali per applicazioni sanitarie, come la lavorazione degli alimenti, prodotti farmaceutici e apparecchiature mediche
Metodi di fusione utilizzati per la fusione dell'acciaio inossidabile
La fusione dell'acciaio inossidabile utilizza vari metodi, tra cui:
- Microfusione (cera persa): Comprende la realizzazione di un modello in cera, il rivestimento con ceramica, il prelievo del contenuto del fuso seguito dall'immersione in acciaio inossidabile fuso.
- Colata di sabbia: Vengono utilizzati stampi in sabbia con motivi pressati in acciaio inossidabile fuso.
- Pressofusione: Iniezione di acciaio inossidabile fuso ad alta pressione in stampi di acciaio dalla forma complessa.
- Colata continua: Colata prolungata e continua dell'acciaio inossidabile fuso negli stampi raffreddati ad acqua per sezioni lunghe.
- Colata centrifuga: Gli stampi utilizzati per trasformare l'acciaio inossidabile fuso in parti cilindriche.
- Colata sottovuoto: Fusione di precisione sotto vuoto per ridurre al minimo la porosità.
Tutte queste tecniche hanno determinate caratteristiche e vengono selezionate in base al numero di parti lavorate, alle proprietà richieste, ai volumi di produzione. La fusione dell'acciaio inossidabile è molto diversificata in quanto può essere utilizzata in diverse situazioni.
Il processo di fusione dell'acciaio inossidabile 316 e 316L
Il processo di fusione dell'acciaio inossidabile prevede in genere i seguenti passaggi:
- Creazione del modello: Viene creato un modello del componente desiderato, solitamente utilizzando cera o un materiale simile. Questo modello è una replica esatta della parte da fondere, compresi eventuali dettagli e caratteristiche complessi.
- Assemblaggio dello stampo: Il modello viene quindi rivestito con un materiale ceramico refrattario, che forma un guscio attorno ad esso. Questo guscio diventa lo stampo per la fusione dell'acciaio inossidabile.
- Rimozione del modello: Una volta che il guscio di ceramica si è indurito, il disegno all'interno viene rimosso sciogliendolo o sciogliendolo, lasciando uno stampo cavo.
- Preriscaldamento dello stampo: Lo stampo in ceramica viene riscaldato ad alta temperatura per eliminare l'eventuale umidità residua, rafforzare lo stampo e facilitare un migliore flusso del metallo durante la fusione.
- Colata di acciaio inossidabile fuso: L'acciaio inossidabile viene fuso in un forno e portato alla temperatura di colata adeguata. Il metallo fuso viene quindi versato con cura nello stampo ceramico preriscaldato.
- Rimozione della muffa: Dopo che l'acciaio inossidabile si è completamente solidificato, lo stampo in ceramica viene rotto per rivelare la parte fusa.
- Finitura: Il componente in acciaio inossidabile fuso può richiedere ulteriori lavorazioni, come molatura, lavorazione meccanica o lucidatura, per ottenere la finitura superficiale e la precisione dimensionale desiderate.
- Trattamento termico (facoltativo): A seconda dei requisiti specifici dell'applicazione, la parte fusa in acciaio inossidabile può essere sottoposta a un trattamento termico per ottimizzarne le proprietà meccaniche, come resistenza, durezza o duttilità.
- Controllo di qualità: Infine, la fusione finita di acciaio inossidabile viene ispezionata per eventuali difetti o deviazioni dalle dimensioni e tolleranze specificate. Ciò può comportare l'ispezione visiva, tecniche di controllo non distruttive o misurazioni dimensionali
Difficoltà incontrate nella lavorazione dell'acciaio inossidabile 316
Trattare con l'acciaio inossidabile 316 è difficile poiché questo acciaio ha più durezza e resistenza di altri, da qui la necessità di tecniche di lavorazione e attrezzature speciali per ridurre l'acquisto di utensili e l'indurimento del lavoro. Basse concentrazioni di molibdeno possono causare un incrudimento durante i processi di formatura e di conseguenza richiede un controllo esatto dei parametri di lavorazione per prevenire fessurazioni e distorsioni. La post-saldatura termica dell'acciaio inossidabile 316 richiede un rigoroso trattamento termico per evitare la sensibilizzazione dell'acciaio inossidabile che può portare a conseguenti rischi di corrosione. La pulizia dovrebbe essere effettuata durante l'intero percorso di lavorazione per preservarne la resistenza alla corrosione e sono necessarie precauzioni molto dettagliate per eliminare la possibilità di difetti superficiali o contaminazioni. Per riassumere, l'acciaio inossidabile 316 presenta proprietà eccellenti. Tuttavia, è necessario prestare maggiore attenzione durante la lavorazione in modo da migliorare le prestazioni e la qualità.
Applicazioni comuni dell'acciaio inossidabile 316
L'acciaio inossidabile 316 è ampiamente utilizzato in diversi settori per la sua ben nota resistenza alla corrosione, adeguate prestazioni meccaniche e diversità. Tra le principali applicazioni ci sono gli ambienti marini, dove è comunemente utilizzato per allestimenti di imbarcazioni e hardware di strutture offshore grazie alla sua resistenza all'acqua salata e all'esposizione al cloruro. L'acciaio inossidabile 316 è il più comune nella lavorazione di alimenti e bevande poiché è consigliato per attrezzature igienizzabili e resistenti alle sostanze corrosive. La sua biocompatibilità fornisce il valore dell'applicazione in campo farmaceutico e medico per la chirurgia e l'impianto. In campo chimico, viene impiegato nei settori di trasformazione, aerospaziale, automobilistico e architettonico, evidenziando così la sua vitalità e prestazioni affidabili in diversi settori e in situazioni estreme e impegnative.
