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03.06.2012
ACCIAIO INOSSIDABILE SERIE 200
Una reale e sicura alternativa al 304?
PREMESSA
Piu' volte nei decenni passati la variabilita' del prezzo del nichel (Ni) ha spinto alcuni produttori a cercare un'alternativa per la produzione di acciai inossidabili austenitici con caratteristiche similari a quelle dell'AISI 304. Nei primi '30 vennero prodotti i primi acciai inox austenitici al cromo (Cr) e manganese (Mn), dove quest'ultimo elemento sostituiva parzialmente la percentuale di Ni presente, in virtu' di similari proprieta' austenitizzanti. Il Manuale AISI vide percio' la comparsa del 201 e del 202 (da qui il nome serie 200 per distinguerli dalla serie 300 e 400 dei piu' diffusi e noti inox): Nel tempo si sono poi messe a punto formulazioni sempre piu' specifiche sfruttando l'azoto (N) e il rame (Cu) e mantenendo sotto controllo la presenza di carbonio (C) e zolfo (S), elementi che influenzano pesantemente le prestazioni di questi materiali.
L'impiego di inox della serie 200 ha avuto particolare successo in India dove e' stata sviluppata una buona conoscenza di detti materiali; in particolare, viste le differenze prestazionali rispetto al ben noto AISI 304 (EN 1.4301), si sono identificate specifiche applicazioni in cui l'intercambiabilita' fosse possibile e non pericolosa, contrariamente a quanto accaduto in altri paesi dove la sostituzione del 304 e' avvenuta senza criterio, determinando spiacevoli "sorprese". Se si aggiunge che sul mercato sono stati immessi materiali della serie 200 con tenori di S e C poco controllati, e' abbastanza chiaro come l'impiego di tali prodotti possa nascondere molte insidie che potrebbero comportare danni all'utilizzatore finale oltre che all'immagine dell'acciaio inossidabile in genere.
Attualmente, circa due milioni di tonnellate della cosiddetta serie 200 vengono consumati nei paesi asiatici. Alcuni tipi non sono coperti da norme, altri rispondono invece a codici internazionali o sono per lo meno prodotti con processi che garantiscono un adeguato controllo dei tenori di S e C.
Nella tabella sono riportate le composizioni chimiche di alcuni acciai inox della serie 200.
RESISTENZA ALLA CORROSIONE E LAVORABILITA'
Al fine di confrontare la resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili della serie 200 con i tradizionali tipi al Cr-Ni (es. AISI 304) si sono effettuate diverse tipologie di test.
La resistenza al pitting, fondamentale per poter affrontare le possibilita' di impiego di un acciaio inox, e' profondamente influenzata dal tenore di cromo, nonche' da quella di zolfo, in quanto le inclusioni di solfuri costituiscono sempre siti preferenziali di innesco al pitting.
In relazione alle caratteristiche di formabilita' a freddo, i test hanno mostrato una certa tendenza alla formazione di martensite, in particolare quando, per abbassare la resistenza meccanica, si diminuiscono i tenori di azoto e carbonio.
Se questo primo fatto puo' costituire un elemento marginale, certamente di maggiore rilevanza e' il fatto che gli acciai inossidabili della serie 200 con tenori di Ni tra il 1 e 4% sono piuttosto suscettibili alle cricche a freddo conseguenti a operazioni di imbutitura profonda (delayed cracking).
CONCLUSIONI
La parziale o quasi totale sostituzione del nichel con manganese (e azoto) permette di produrre acciai inossidabili austenitici con contenuti piu' bassi di nichel. Un contenuto in cromo del 18% non e' compatibile con valori bassi di nichel, senza che si formi ferrite; per tale motivi il contenuto in cromo negli acciai della serie 200 e' ridotto al 15-16% e in certi casi al 13-14%, RENDENDO LA LORO RESISTENZA ALLA CORROSIONE NON PARAGONABILE A QUELLA DEL TIPO 304 E SIMILARI.
Inoltre, il manganese e in certi casi anche il rame, hanno effetti specifici indesiderati; le proprieta' di ripassivazione sono infatti rallentate in condizioni di acidita' tipiche delle zone corrose sotto il deposito e negli interstizi.
LA VELOCITA' DI DISSOLUZIONE DEGLI ACCIAI AL CR-MN IN TALI CONDIZIONI E' CIRCA DA 10 A 100 VOLTE PIU' ELEVATA RISPETTO AL 304.
Tali fattori sono resi ancora piu' pericolosi dal fatto che molte volte tali materiali vengono prodotti con impianti che non consentono di controllare i livelli residui di zolfo e la percentuale di carbonio ma, ancor piu' grave, la tracciabilita' del materiale non e' possibile e anzi nascosta.
Quest'ultimo aspetto si ripercuote direttamente su altri, quali il riciclo del materiale: SE NON DICHIARATO, L'INOX AL CR-MN PUO' DIVENIRE FONTE DI PERICOLOSI MIX DI ROTTAME, CHE GENERANO, DI CONSEGUENZA, COLATE INASPETTATAMENTE RICCHE DI MANGANESE.
Si e' ritenuto particolarmente importante affrontare la tematica degli acciai della serie 200 al Cr-Mn perche' delicata per il mercato dell'acciaio inox.
In particolare, non va dimenticato che il mercato italiano, in termini di consumo di acciaio inossidabile annuo, risulta essere ormai attestato saldamente, da diversi anni, tra le prime posizioni, sia a livello europeo che a livello mondiale. Da questo punto di vista, pertanto, l'Italia va considerata come un paese dove si ha una grossa trasformazione di materiale e dove il consumo, inteso come settori di utilizzo, e' estremamente variegato e polverizzato in diversi settori e segmenti di mercato, sia in termini di "prodotti finiti", sia in termini di "subfornitura".
Questo "sistema Italia", certamente diverso da altri paesi europei ed extraeuropei, ha comportato, come conseguenza naturale, che le diverse esigenze degli utilizzatori, fossero coperte da un diffuso sistema di distribuzione.
In tale situazione, resa certamente ancora piu' complessa, dal punto di vista della penetrazione sul mercato, dalle recenti lievitazioni dei prezzi che trovano nel costo del nichel una causa importante, risulta a volte facile "interloquire" con il generico potenziale utilizzatore, proponendo acciai inox "non convenzionali" come quelli al Cromo-Manganese (serie 200) che, rispetto ai "classici" austenitici, possono essere piu' convenienti sul piano economico o della "stabilita'" del prezzo.
RISULTA EVIDENTE, COMUNQUE, DA QUANTO FINORA DESCRITTO, CHE TALI ACCIAI, PURE AUSTENITICI, NON VANNO "SCAMBIATI" O "FRAINTESI" CON QUELLI DELLA SERIE 300, CHE HANNO PRESTAZIONI BEN DIVERSE DAL PUNTO DI VISTA DELLA RESISTENZA ALLA CORROSIONE, come si e' visto piu' sopra, considerando, d'altro canto, che esiste eventualmente una valida alternativa che e' rappresentata sempre dalla serie 400 ferritica. Questo vale sia per il materiale di partenza come lamiere, nastri, tubi, barre, ecc., ma anche per i prodotti finiti quali viteria, bulloneria, flange, valvolame, ecc., che cominciano ad essere diffusi senza una precisa identita' o addirittura, in certi casi con identita' false.
A tale proposito il Centro Inox, in collaborazione con una societa' di controlli non distruttivi (NDT), ha messo a punto un reagente sensibile alla presenza del manganese, in modo tale da poter riconoscere in maniera veloce se un acciaio austenitico appartenga alla serie 200 oppure alla serie 300.