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29.05.2012

PROPRIETA' DEGLI ACCIAI INOSSIDABILI ALLE BASSE E ALTE TEMPERATURE

PROPRIETA' AD ELEVATE TEMPERATURE In parecchie applicazioni industriali occorre impiegare metalli capaci di resistere a moderate e ad elevate temperature. Tipiche applicazioni sono i forni industriali, i motori per aerei e gli impianti per processi chimici. Proprietà importante per un metallo da impiegare in queste condizioni è la sua resistenza alla formazione di scaglia od all'ossidazione. Altre caratteristiche meccaniche necessarie ad elevata temperatura sono la resistenza allo scorrimento viscoso ed alla rottura. · resistenza alla formazione di scaglia Una delle caratteristiche più rilevanti degli acciai inossidabili è quella di resistere ad una forte ossidazione o formazione di scaglia ad elevate temperature, da 540 a 1090°C. Di solito quanto maggiore è il contenuto di cromo, tanto minore è la quantità di scaglia che si forma, perché il cromo in lega forma una pellicola di ossido che resiste molto bene alle temperature elevate, aderendo fortemente al metallo- base. La formazione di scaglia viene accelerata quando la pellicola viene continuamente rotta dall'alternarsi di riscaldamenti e di raffreddamenti (dilatazione e contrazione). In condizioni di riscaldamento e di raffreddamento intermittenti gli acciai al cromo (Serie 400) danno, di solito, risultati più soddisfacenti per il loro basso coefficiente di dilatazione termica; tuttavia quelli al cromo- nichel (Serie 300) resistono alla formazione di scaglia nella maggior parte delle applicazioni ad elevate temperature. · resistenza allo scorrimento viscoso In molti processi industriali si hanno spesso, per lunghi periodi di tempo, elevate sollecitazioni ed alte temperature di esercizio. Un metallo sottoposto ad un carico costante ad elevata temperatura tende a fluire plasticamente o "scorrere" e, se il tempo è sufficientemente lungo, può infine giungere a rottura. A seconda delle varie applicazioni, si possono tollerare, in esercizio, differenti gradi di scorrimento viscoso. In parti di forni, ad esempio, è ammissibile una deformazione totale del 5% in 10.000 ore, in assenza di ambiente corrosivo. In molte applicazioni per la piroscissione degli olii od impieghi analoghi si può fissare uno scorrimento dell'1% in 10.000 ore; dalle turbine a vapore si attende, invece, una durata di esercizio di 20-25 anni o più ancora. In questo caso, difatti, una velocità di scorrimento dell'1% in 100.000 ore (circa 11 anni e mezzo) sarebbe considerata eccessiva. I tecnici che studiano gli acciai per siffatte applicazioni hanno un particolare interesse ad avere una deformazione totale dello 0,1-0,3 in 100.000 ore. Una provetta il cui scorrimento produce un allungamento totale dell'1% in 10.000 ore, si allunga alla velocità media di 10(-6) mm per mm di lunghezza all'ora (0,000001). Nelle prove di scorrimento vischioso si richiede, perciò, una grande precisione nelle misurazioni e nel controllo della temperatura. PROPRIETA' A TEMPERATURE INFERIORI A QUELLE AMBIENTE In molte applicazioni il materiale può lavorare dalla temperatura ambiente a quella vicino allo zero assoluto (-273°C). Tali impieghi comprendono parti costruttive di aerei e processi industriali, quali la refrigerazione, il frazionamento, lo stoccaggio ed il trasporto di gas allo stato liquido. Alcune proprietà meccaniche degli acciai migliorano con l'abbassarsi della temperatura, quali: la durezza, la resistenza allo snervamento ed alla rottura ed il modulo di elasticità; per contro le caratteristiche di duttilità, quali la resistenza alla flessione per urto e l'allungamento, vengono peggiorate. Tuttavia certi metalli rimangono duttili a basse temperature, conservando una buona resistenza alla flessione per urto, mentre altri divengono fragili. Gli acciai al cromo-nichel austenitici conservano la duttilità anche a temperature estremamente basse, prossime allo zero assoluto; quelli al cromo ferritici perdono fortemente tale proprietà a temperature sotto zero.