Questioni chiave del trattamento termico dell'acciaio inossidabile austenitico

Il valore fondamentale dell'acciaio inossidabile austenitico risiede nella sua eccellente resistenza alla corrosione, in particolare negli ambienti ossidanti e nelle condizioni acide ricche di ossigeno. Tuttavia, questa resistenza alla corrosione non è assoluta; Dipende fortemente dal fatto che la superficie del materiale possa formare e mantenere un film passivo protettivo. Il trattamento termico, in particolare il trattamento cruciale della soluzione, svolge un ruolo decisivo nel garantire l'efficacia di questo film passivo.

Poiché l'acciaio inossidabile austenitico non subisce alcuna trasformazione di fase a stato solido dalla temperatura ambiente alle alte temperature, lo scopo principale del suo trattamento termico non è quello di alterare la durezza, ma piuttosto di affrontare i problemi che sorgono durante l'elaborazione e ottimizzare la microstruttura. Il trattamento della soluzione prevede il riscaldamento dell'acciaio a una temperatura sufficientemente alta per sciogliere completamente i carburi precipitati durante la lavorazione nella matrice austenitica, seguita da un rapido raffreddamento a temperatura ambiente. Questo rapido processo di raffreddamento è fondamentale, "congela" lo stato di soluzione solida omogenea raggiunta ad alte temperature, impedendo la ricostruzione di carburi durante il raffreddamento. Ciò garantisce la distribuzione uniforme di elementi di lega all'interno della matrice, gettando le basi per la formazione di un film passivo stabile.

I problemi sorgono se la velocità di raffreddamento durante il trattamento della soluzione è troppo lenta. Man mano che la temperatura diminuisce, la solubilità del carbonio nell'austenite diminuisce, causando la combinazione preferenzialmente con gli atomi di carbonio con il cromo e precipitano carburi ricchi di cromo ai confini del grano. Ciò porta direttamente a una significativa riduzione del contenuto di cromo nelle regioni vicino ai confini del grano, un fenomeno noto come sensibilizzazione. I confini del grano impoveriti di cromo diventano estremamente vulnerabili, innescando una grave corrosione intergranulare, che può verificarsi anche in ambienti corrosivi ordinari. La sensibilizzazione indebolisce anche significativamente la resistenza del materiale alla corrosione della corrosione, poiché la rottura localizzata del film passivo consente alla corrosione di propagare verso l'interno. Inoltre, la distribuzione non uniforme del cromo riduce la resistenza alla corrosione uniforme.

Un'altra modalità di fallimento comune per l'acciaio inossidabile austenitico è la rottura della corrosione da stress. Richiede due condizioni necessarie: stress e un ambiente corrosivo specifico. Per le applicazioni che utilizzano principalmente la sua resistenza alla corrosione piuttosto che la sua forza, i pericoli degli stress residui richiedono particolare attenzione. La ricottura di sollievo dallo stress può eliminare efficacemente le sollecitazioni residue, riducendo così il rischio di crack di corrosione da stress.

Una volta che si verifica la sensibilizzazione, può essere risolto riscaldando l'acciaio superiore a 850 ° C per ridittivare i carburi, seguito di nuovo da un raffreddamento rapido. Pertanto, un adeguato trattamento della soluzione (riscaldamento e raffreddamento rapido) è il processo di trattamento termico più critico per garantire che l'acciaio inossidabile austenitico raggiunga la sua resistenza di corrosione ottimale. Un trattamento termico improprio, in particolare quello che porta alla sensibilizzazione, compromette in modo significativo la resistenza alla corrosione su cui si basa.