Cos'è l'acciaio inossidabile duplex

Nel 1968, l'invenzione della decarburazione con ossigeno e argon (AOD), un processo di raffinazione dell'acciaio inossidabile, rese possibile una serie di nuovi acciai inossidabili. Uno dei progressi apportati dal processo AOD è l'aggiunta dell'elemento di lega n. La tenacità e la resistenza alla corrosione della ZTA sono prossime a quelle del metallo base e il tasso di formazione di fasi intermetalliche dannose può essere ridotto aggiungendo l'elemento N all'acciaio inossidabile duplex.
Come l'acciaio inossidabile austenitico, l'acciaio inossidabile duplex è un tipo di acciaio con caratteristiche di resistenza alla corrosione variabili a seconda della composizione della lega. L'acciaio inossidabile duplex è in continua evoluzione. I moderni acciai inossidabili duplex possono essere suddivisi in quattro tipologie:

1. Acciaio inossidabile duplex di bassa qualità 2304 senza Mo;
2. Acciaio inossidabile duplex standard 2205, che rappresenta oltre l'80% dell'acciaio duplex totale;
3. L'acciaio inossidabile duplex al 25% di Cr, tipico della lega 255, può essere classificato come acciaio inossidabile super duplex;
4. L'acciaio inossidabile super duplex, contenente il 25-26% di Cr, ha più Mo e N della lega 255. Grado di acciaio tipico 2507.

Gli elementi di lega presenti nell'acciaio inossidabile duplex sono principalmente Cr, Mo, N e Ni. Le loro funzioni nell'acciaio duplex sono le seguenti:

Cr
Almeno il 10,5% di Cr nell'acciaio può formare un film di passivazione stabile che protegge l'acciaio dalla corrosione atmosferica. La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile aumenta con l'aumento del contenuto di Cr. Il Cr è un elemento ferritico, che può stabilizzare la struttura del ferro con reticolo BCC e migliorare la resistenza all'ossidazione dell'acciaio ad alta temperatura.

Mo
L'effetto sinergico di Mo e Cr può migliorare la resistenza alla corrosione da cloruri dell'acciaio inossidabile. Il Mo è tre volte più resistente alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale rispetto al Cr in ambiente clorurato (vedere la formula CPT). Il Mo è un elemento che forma ferrite, che può anche promuovere la formazione di fasi intermetalliche. Pertanto, il contenuto di Mo nell'acciaio inossidabile austenitico è inferiore al 7,5% e quello nell'acciaio duplex è inferiore al 4%.

N
L'elemento N può aumentare la resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale dell'acciaio inossidabile austenitico e duplex, e può migliorarne significativamente la resistenza. È l'elemento più efficace per il rinforzo mediante soluzione. Oltre a migliorare la resistenza dell'acciaio, l'elemento N può anche aumentare la tenacità dell'acciaio inossidabile austenitico e duplex, ritardare la formazione della fase intermetallica, dare all'acciaio inossidabile duplex tempo sufficiente per la lavorazione e la produzione, e anche compensare l'inclinazione della fase σ, che è facile da formare a causa dell'elevato contenuto di Cr e Mo.
L'N è un elemento austenitico forte, che può sostituire parzialmente il Ni negli acciai inossidabili austenitici. In generale, N e Ni, che sono prossimi al limite di solubilità, vengono aggiunti all'acciaio inossidabile duplex per regolare l'equilibrio di fase. È necessario raggiungere un equilibrio tra gli elementi ferritici Cr e Ni e gli elementi austenitici Ni e N per ottenere la struttura duplex desiderata.

Ni
Il nichel è un elemento che stabilizza la struttura dell'austenite. L'aggiunta di nichel a una lega a base di ferro può favorire la trasformazione dell'acciaio inossidabile da Bcc (ferrite) a FCC (austenite).
Il nichel può ritardare la formazione della fase intermetallica, ma l'effetto è molto meno efficace di quello del nichel.
Ecco due tipi di acciaio inossidabile duplex per comprenderne meglio le prestazioni.