L'acciaio inossidabile duplex (DSS) è un tipo di acciaio inossidabile che contiene parti approssimativamente uguali di ferrite e austenite, con la fase minore che generalmente costituisce almeno il 30%.Il DSS ha tipicamente un contenuto di cromo compreso tra il 18% e il 28% e un contenuto di nichel compreso tra il 3% e il 10%.Alcuni acciai inossidabili duplex contengono anche elementi di lega come molibdeno (Mo), rame (Cu), niobio (Nb), titanio (Ti) e azoto (N).
Questa categoria di acciai unisce le caratteristiche sia degli acciai inossidabili austenitici che ferritici.Rispetto agli acciai inossidabili ferritici, il DSS ha maggiore plasticità e tenacità, è privo di fragilità a temperatura ambiente e mostra una migliore resistenza alla corrosione intergranulare e saldabilità.Allo stesso tempo, mantiene la fragilità a 475°C e l'elevata conduttività termica degli acciai inossidabili ferritici e presenta superplasticità.Rispetto agli acciai inossidabili austenitici, il DSS presenta una maggiore robustezza e una resistenza significativamente migliore alla tensocorrosione intergranulare e da cloruri.Il DSS possiede anche un'eccellente resistenza alla corrosione per vaiolatura ed è considerato un acciaio inossidabile che risparmia nichel.
Struttura e tipologie
A causa della sua struttura a doppia fase di austenite e ferrite, dove ciascuna fase rappresenta circa la metà, DSS presenta le caratteristiche sia degli acciai inossidabili austenitici che ferritici.Il limite di snervamento del DSS varia da 400 MPa a 550 MPa, che è il doppio di quello dei normali acciai inossidabili austenitici.Il DSS ha una tenacità più elevata, una temperatura di transizione fragile inferiore e una resistenza alla corrosione intergranulare e una saldabilità significativamente migliorate rispetto agli acciai inossidabili ferritici.Conserva inoltre alcune proprietà dell'acciaio inossidabile ferritico, come la fragilità a 475°C, l'elevata conduttività termica, il basso coefficiente di dilatazione termica, la superplasticità e il magnetismo.Rispetto agli acciai inossidabili austenitici, il DSS ha una resistenza maggiore, in particolare un limite di snervamento, e una migliore resistenza alla vaiolatura, alla tensocorrosione e alla fatica da corrosione.
I DSS possono essere classificati in quattro tipi in base alla loro composizione chimica: Cr18, Cr23 (senza Mo), Cr22 e Cr25.La tipologia Cr25 può essere ulteriormente suddivisa in acciai inossidabili standard e super duplex.Tra questi, i tipi Cr22 e Cr25 sono quelli più comunemente utilizzati.In Cina, la maggior parte delle qualità DSS adottate sono prodotte in Svezia, tra cui 3RE60 (tipo Cr18), SAF2304 (tipo Cr23), SAF2205 (tipo Cr22) e SAF2507 (tipo Cr25).
Tipi di acciaio inossidabile duplex
1. Tipo bassolegato:Rappresentato da UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N), questo acciaio non contiene molibdeno e ha un numero equivalente di resistenza alla vaiolatura (PREN) di 24-25.Può sostituire AISI 304 o 316 nelle applicazioni di resistenza alla tensocorrosione.
2. Tipo di lega media:Rappresentato da UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N), con un PREN di 32-33.La sua resistenza alla corrosione è compresa tra gli acciai inossidabili austenitici AISI 316L e 6% Mo+N.
3. Tipo altolegato:Tipicamente contiene il 25% di Cr insieme a molibdeno e azoto, talvolta rame e tungsteno.Rappresentato da UNS S32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N), con un PREN di 38-39, questo acciaio ha una migliore resistenza alla corrosione rispetto al 22% Cr DSS.
4. Acciaio inossidabile super duplex:Contiene alti livelli di molibdeno e azoto, rappresentati da UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N), talvolta contenente anche tungsteno e rame, con un PREN superiore a 40. È adatto a condizioni di mezzi difficili, offrendo eccellenti proprietà corrosive e meccaniche proprietà, paragonabili agli acciai inossidabili super austenitici.
Gradi di acciaio inossidabile duplex in Cina
Il nuovo standard cinese GB/T 20878-2007 "Gradi di acciaio inossidabile e resistente al calore e composizione chimica" include molti gradi DSS, come 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N e 12Cr21Ni5Ti.Inoltre, il noto acciaio duplex 2205 corrisponde alla qualità cinese 022Cr23Ni5Mo3N.
Caratteristiche dell'acciaio inossidabile duplex
Grazie alla sua struttura a doppia fase, controllando adeguatamente la composizione chimica e il processo di trattamento termico, DSS combina i vantaggi degli acciai inossidabili sia ferritici che austenitici.Eredita l'eccellente tenacità e saldabilità degli acciai inossidabili austenitici e l'elevata resistenza alla tensocorrosione da cloruri degli acciai inossidabili ferritici.Queste proprietà superiori hanno fatto sì che il DSS si sviluppasse rapidamente come materiale strutturale saldabile a partire dagli anni '80, diventando paragonabile agli acciai inossidabili martensitici, austenitici e ferritici.Il DSS ha le seguenti caratteristiche:
1. Resistenza alla corrosione da stress da cloruro:Il DSS contenente molibdeno mostra un'eccellente resistenza alla corrosione da stress da cloruro a bassi livelli di stress.Mentre gli acciai inossidabili austenitici 18-8 tendono a soffrire di tensocorrosione in soluzioni neutre di cloruro a temperature superiori a 60°C, il DSS funziona bene in ambienti contenenti tracce di cloruri e idrogeno solforato, rendendolo adatto per scambiatori di calore ed evaporatori.
2. Resistenza alla corrosione per vaiolatura:DSS ha un'eccellente resistenza alla corrosione per vaiolatura.Con la stessa resistenza equivalente alla vaiolatura (PRE=Cr%+3,3Mo%+16N%), i DSS e gli acciai inossidabili austenitici mostrano potenziali critici simili per vaiolatura.La resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale del DSS, in particolare nei tipi ad alto contenuto di cromo e contenenti azoto, supera quella dell'AISI 316L.
3. Fatica da corrosione e resistenza alla corrosione da usura:DSS funziona bene in determinati ambienti corrosivi, rendendolo adatto per pompe, valvole e altre apparecchiature elettriche.
4. Proprietà meccaniche:Il DSS ha un'elevata resistenza meccanica e alla fatica, con un carico di snervamento doppio rispetto a quello degli acciai inossidabili austenitici 18-8.Allo stato solubilizzato, il suo allungamento raggiunge il 25% e il suo valore di tenacità AK (intaglio a V) supera i 100 J.
5. Saldabilità:DSS ha una buona saldabilità con una bassa tendenza alla fessurazione a caldo.Generalmente non è necessario il preriscaldamento prima della saldatura e il trattamento termico post-saldatura non è necessario, consentendo la saldatura con acciai inossidabili austenitici 18-8 o acciai al carbonio.
6. Lavoro a caldo:Il DSS a basso contenuto di cromo (18% Cr) ha un intervallo di temperature di lavorazione a caldo più ampio e una resistenza inferiore rispetto agli acciai inossidabili austenitici 18-8, consentendo la laminazione diretta in piastre senza forgiatura.Il DSS ad alto contenuto di cromo (25% Cr) è leggermente più impegnativo per la lavorazione a caldo, ma può essere prodotto in piastre, tubi e fili.
7. Lavorazione a freddo:Il DSS mostra un maggiore incrudimento durante la lavorazione a freddo rispetto agli acciai inossidabili austenitici 18-8, richiedendo una maggiore sollecitazione iniziale per la deformazione durante la formatura di tubi e piastre.
8. Conduttività termica ed espansione:Il DSS ha una conduttività termica più elevata e coefficienti di dilatazione termica più bassi rispetto agli acciai inossidabili austenitici, rendendolo adatto per il rivestimento di apparecchiature e la produzione di piastre composite.È ideale anche per i nuclei dei tubi degli scambiatori di calore, con una maggiore efficienza di scambio termico rispetto agli acciai inossidabili austenitici.
9. Fragilità:Il DSS conserva la tendenza alla fragilità degli acciai inossidabili ferritici ad alto contenuto di cromo e non è adatto all'uso a temperature superiori a 300°C.Quanto più basso è il contenuto di cromo nel DSS, tanto meno è incline a fasi fragili come la fase sigma.
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Orario di pubblicazione: 29 luglio 2024