In metallurgia, l'acciaio inossidabile è una lega di acciaio con almeno il 10,5% di cromo con o senza altri elementi di lega e un massimo di 1,2% di carbonio in massa.Gli acciai inossidabili, detti anche acciai inox o inox dal francese inoxydable (inossidabile), sonoleghe di acciaioche sono molto noti per la loro resistenza alla corrosione, che aumenta con l'aumentare del contenuto di cromo.La resistenza alla corrosione può anche essere migliorata mediante aggiunte di nichel e molibdeno.La resistenza di queste leghe metalliche agli effetti chimici degli agenti corrosivi si basa sulla passivazione.Affinché la passivazione avvenga e rimanga stabile, la lega Fe-Cr deve avere un contenuto minimo di cromo di circa il 10,5% in peso, al di sopra del quale può verificarsi passività e al di sotto è impossibile.Il cromo può essere utilizzato come elemento indurente ed è spesso utilizzato con un elemento indurente come il nichel per produrre proprietà meccaniche superiori.

Acciaio inossidabile duplex

Come indica il nome, gli acciai inossidabili Duplex sono una combinazione di due principali tipi di leghe.Hanno una microstruttura mista di austenite e ferrite, lo scopo solitamente è quello di produrre una miscela 50/50, sebbene, nelle leghe commerciali, il rapporto possa essere 40/60.La loro resistenza alla corrosione è simile a quella degli acciai inossidabili austenitici, ma la loro resistenza alla tensocorrosione (in particolare alla tensocorrosione da cloruri), la resistenza alla trazione e i limiti di snervamento (circa il doppio del limite di snervamento degli acciai inossidabili austenitici) sono generalmente superiori a quelli degli acciai inossidabili austenitici. gradi.Negli acciai inossidabili duplex il carbonio è mantenuto a livelli molto bassi (C<0,03%).Il contenuto di cromo varia dal 21,00 al 26,00%, il contenuto di nichel varia dal 3,50 all'8,00% e queste leghe possono contenere molibdeno (fino al 4,50%).La tenacità e la duttilità generalmente rientrano tra quelle dei gradi austenitici e ferritici.I gradi duplex sono generalmente divisi in tre sottogruppi in base alla loro resistenza alla corrosione: duplex snello, duplex standard e superduplex.Gli acciai superduplex hanno maggiore robustezza e resistenza a tutte le forme di corrosione rispetto agli acciai austenitici standard.Gli usi comuni includono applicazioni marine, impianti petrolchimici, impianti di desalinizzazione, scambiatori di calore e l'industria della produzione della carta.Oggi, l’industria del petrolio e del gas è il maggiore utilizzatore e ha spinto per gradi più resistenti alla corrosione, portando allo sviluppo di acciai superduplex.

La resistenza dell'acciaio inossidabile agli effetti chimici degli agenti corrosivi si basa sulla passivazione.Affinché la passivazione avvenga e rimanga stabile, la lega Fe-Cr deve avere un contenuto minimo di cromo di circa il 10,5% in peso, al di sopra del quale può verificarsi passività e al di sotto è impossibile.Il cromo può essere utilizzato come elemento indurente ed è spesso utilizzato con un elemento indurente come il nichel per produrre proprietà meccaniche superiori.

Acciai inossidabili duplex – SAF 2205 – 1.4462

Un comune acciaio inossidabile duplex è SAF 2205 (un marchio di proprietà Sandvik per un acciaio inossidabile duplex (ferritico-austenitico) 22Cr), che tipicamente contiene il 22% di cromo e il 5% di nichel.Ha un'eccellente resistenza alla corrosione e un'elevata resistenza, il 2205 è l'acciaio inossidabile duplex più utilizzato.Le applicazioni di SAF 2205 sono nei seguenti settori:

• Trasporto, stoccaggio e lavorazione chimica
• Attrezzature per il trattamento
• Elevato contenuto di cloruri e ambienti marini
• Esplorazione di petrolio e gas
• Macchine per la carta

Proprietà dell'acciaio inossidabile duplex

Le proprietà dei materiali sono proprietà intensive, il che significa che sono indipendenti dalla quantità di massa e possono variare in qualsiasi momento da un luogo all'altro del sistema.La scienza dei materiali implica lo studio della struttura dei materiali e la loro relazione con le loro proprietà (meccaniche, elettriche, ecc.).Una volta che gli scienziati dei materiali conoscono questa correlazione struttura-proprietà, possono proseguire con lo studio delle prestazioni relative di un materiale in una determinata applicazione.I principali determinanti della struttura di un materiale e quindi delle sue proprietà sono i suoi elementi chimici costitutivi e il modo in cui è stato trasformato nella sua forma finale.

Proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile duplex

I materiali vengono spesso scelti per varie applicazioni perché presentano combinazioni desiderabili di caratteristiche meccaniche.Per le applicazioni strutturali, le proprietà dei materiali sono cruciali e gli ingegneri devono tenerne conto.

Resistenza dell'acciaio inossidabile duplex

Nella meccanica dei materiali, ilforza di un materialeè la sua capacità di sopportare un carico applicato senza cedimenti o deformazioni plastiche.La resistenza dei materiali considera la relazione tra i carichi esterni applicati a un materiale e la conseguente deformazione o modifica delle dimensioni del materiale.La resistenza di un materiale è la sua capacità di sopportare il carico applicato senza cedimenti o deformazioni plastiche.

Carico di rottura

La resistenza alla trazione ultima dell'acciaio inossidabile duplex – SAF 2205 è di 620 MPa.

ILcarico di rotturaè il massimo dell'ingegneriacurva sforzo-deformazione.Ciò corrisponde alla massima sollecitazione sopportata da una struttura in tensione.La resistenza alla trazione finale è spesso abbreviata in “resistenza alla trazione” o “la massima”.Se questo stress viene applicato e mantenuto, si verificherà una frattura.Spesso questo valore è notevolmente superiore al limite di snervamento (per alcuni tipi di metalli fino al 50-60% in più rispetto allo snervamento).Quando un materiale duttile raggiunge la sua resistenza massima, subisce strizzature laddove l'area della sezione trasversale si riduce localmente.La curva sforzo-deformazione non contiene sollecitazioni superiori alla resistenza ultima.Anche se le deformazioni possono continuare ad aumentare, la sollecitazione solitamente diminuisce una volta raggiunta la resistenza massima.È una proprietà intensiva;pertanto, il suo valore non dipende dalla dimensione del provino.Dipende però da altri fattori, come la preparazione del provino, la presenza o meno di difetti superficiali, la temperatura dell'ambiente e del materiale di prova.Le resistenze a trazione ultima variano da 50 MPa per l'alluminio fino a 3000 MPa per l'acciaio ad altissima resistenza.

Forza di snervamento

Il limite di snervamento dell'acciaio inossidabile duplex – SAF 2205 è di 440 MPa.

ILpunto di snervamentoè il punto su acurva sforzo-deformazioneche indica il limite del comportamento elastico e l'inizio del comportamento plastico.Il limite di snervamento o stress di snervamento è la proprietà del materiale definita come lo stress al quale un materiale inizia a deformarsi plasticamente.Al contrario, il punto di snervamento è il punto in cui inizia la deformazione non lineare (elastica + plastica).Prima del punto di snervamento, il materiale si deformerà elasticamente e ritornerà alla sua forma originale quando lo stress applicato verrà rimosso.Una volta superato il punto di snervamento, una parte della deformazione sarà permanente e non reversibile.Alcuni acciai e altri materiali presentano un comportamento definito fenomeno del punto di snervamento.I limiti di snervamento variano da 35 MPa per l'alluminio a bassa resistenza a oltre 1400 MPa per l'acciaio ad alta resistenza.

Modulo di elasticità di Young

Il modulo di elasticità di Young dell'acciaio inossidabile duplex – SAF 2205 è di 200 GPa.

Modulo di elasticità di Youngè il modulo elastico per sollecitazioni di trazione e compressione nel regime di elasticità lineare di una deformazione uniassiale e viene solitamente valutato mediante prove di trazione.Fino a limitare le sollecitazioni, un corpo potrà recuperare le sue dimensioni alla rimozione del carico.Le sollecitazioni applicate fanno sì che gli atomi in un cristallo si spostino dalla loro posizione di equilibrio e tutto il restoatomivengono spostati della stessa quantità e mantengono la loro geometria relativa.Quando le tensioni vengono rimosse, tutti gli atomi ritornano nelle loro posizioni originali e non si verifica alcuna deformazione permanente.SecondoLa legge di Hooke, lo stress è proporzionale alla deformazione (nella regione elastica) e la pendenza è il modulo di Young.Il modulo di Young è uguale alla sollecitazione longitudinale divisa per la deformazione.

La durezza dell'acciaio inossidabile duplex

La durezza Brinell degli acciai inossidabili duplex – SAF 2205 è di circa 217 MPa.

Nella scienza dei materiali,durezzaè la capacità di resistere alla rientranza superficiale (deformazione plastica localizzata) e ai graffi.La durezza è probabilmente la proprietà del materiale meno definita perché può indicare resistenza al graffio, all'abrasione, alla rientranza o anche resistenza alla modellatura o alla deformazione plastica localizzata.La durezza è importante dal punto di vista ingegneristico perché la resistenza all'usura per attrito o all'erosione dovuta a vapore, olio e acqua generalmente aumenta con la durezza.

Prova di durezza Brinellè uno dei test di durezza con indentazione sviluppati per le prove di durezza.Nelle prove Brinell, un penetratore duro e sferico viene forzato sotto un carico specifico nella superficie del metallo da testare.Il test tipico utilizza una sfera di acciaio temprato di 10 mm (0,39 pollici) di diametro come penetratore con una forza di 3.000 kgf (29,42 kN; 6.614 lbf).Il carico viene mantenuto costante per un tempo specificato (tra 10 e 30 s).Per i materiali più morbidi viene utilizzata una forza minore;per i materiali più duri, la sfera in acciaio viene sostituita da una sfera in carburo di tungsteno.

Il test fornisce risultati numerici per quantificare la durezza di un materiale, che viene espressa dal numero di durezza Brinell – HB.Il numero di durezza Brinell è designato dagli standard di prova più comunemente utilizzati (ASTM E10-14[2] e ISO 6506–1:2005) come HBW (H dalla durezza, B da Brinell e W dal materiale del penetratore, tungsteno (carburo di tungsteno)).Negli standard precedenti, HB o HBS venivano usati per riferirsi a misurazioni effettuate con penetratori in acciaio.

Il numero di durezza Brinell (HB) è il carico diviso per la superficie della rientranza.Il diametro dell'impronta viene misurato con un microscopio con scala sovrapposta.Il numero di durezza Brinell viene calcolato dall'equazione:

Esistono vari metodi di test di uso comune (ad esempio, Brinell,Knoop,Vickers, ERockwell).Sono disponibili tabelle che correlano i numeri di durezza dei diversi metodi di prova in cui è applicabile la correlazione.In tutte le scale, un numero di durezza elevato rappresenta un metallo duro.

Proprietà termiche dell'acciaio inossidabile duplex

Le proprietà termiche dei materiali si riferiscono alla risposta dei materiali ai cambiamenti nella lorotemperaturae l'applicazione diCalore.Come un solido assorbeenergiasotto forma di calore, la sua temperatura aumenta e le sue dimensioni aumentano.Ma materiali diversi reagiscono diversamente all'applicazione del calore.

Capacità termica,dilatazione termica, Econduttività termicasono spesso fondamentali nell'uso pratico dei solidi.

Punto di fusione dell'acciaio inossidabile duplex

Il punto di fusione dell'acciaio inossidabile duplex – acciaio SAF 2205 è di circa 1450°C.

In generale, la fusione è un cambiamento di fase di una sostanza dalla fase solida a quella liquida.ILpunto di fusionedi una sostanza è la temperatura alla quale avviene questo cambiamento di fase.Il punto di fusione definisce anche una condizione in cui il solido e il liquido possono esistere in equilibrio.

Conduttività termica dell'acciaio inossidabile duplex

La conduttività termica degli acciai inossidabili duplex – SAF 2205 è 19 W/(m.K).

Le caratteristiche di trasferimento del calore del materiale solido sono misurate da una proprietà chiamataconduttività termica, k (o λ), misurato in W/mK Misura la capacità di una sostanza di trasferire calore attraverso un materiale medianteconduzione.Notare cheLa legge di Fouriersi applica a tutta la materia, indipendentemente dal suo stato (solido, liquido o gassoso).Pertanto è definito anche per liquidi e gas.

ILconduttività termicadella maggior parte dei liquidi e dei solidi varia con la temperatura e, per i vapori, dipende anche dalla pressione.Generalmente:

La maggior parte dei materiali sono quasi omogenei, quindi di solito possiamo scrivere k = k (T).Definizioni simili sono associate alle conduttività termiche nelle direzioni y e z (ky, kz), ma per un materiale isotropo, la conduttività termica è indipendente dalla direzione di trasferimento, kx = ky = kz = k.