Guida all'acciaio inox 304: Proprietà, vantaggi e usi industriali

L'acciaio inox 304 è un acciaio per usi generici macchia austeniticameno acciaio. È composto da più di 18% di cromo (Cr) e più di 8% di nichel (Ni), con piccole quantità di carbonio, manganese e altri elementi. Questo materiale è ampiamente riconosciuto come uno dei tipi più comuni di acciaio inossidabile, rappresentando più di 30% di tutto l'acciaio inossidabile consumato a livello globale su base annua.

Perché è più comune?

• Efficiente dal punto di vista dei costi: rispetto a quelli contenenti molibdeno Acciaio inox 316, 304 è più economico da produrre
• Ampia gamma di applicazioni: dalle attrezzature per la lavorazione degli alimenti alla decorazione architettonica
• Buona lavorabilità: adatto per lo stampaggio, la saldatura, la piegatura, ecc.

Panoramica delle industrie

• Industria alimentare e delle bevande: apparecchiature esposte a liquidi acidi o a vapori ad alta temperatura, ecc.
• Apparecchiature mediche: strumenti chirurgici, utensili sterilizzati, ecc.
• Attrezzature industriali: cerniere per armadi elettrici, alloggiamenti di macchinari, ecc.
• Decorazione dell'edificio: corrimano, staffe per facciate continue, ecc.

Composizione chimica dell'acciaio inox 304

Rapporto tra gli elementi principali (massa percentuale)

Elemento	Intervallo di contenuto (percentuale di massa)	Ruolo
Cromo (Cr)	18.0% – 20.0%	Formazione di uno strato protettivo di ossido di cromo, che garantisce la resistenza alla corrosione.
Nichel (Ni)	8.0% – 10.5%	Stabilizza la struttura dell'austenite, migliora la duttilità, le prestazioni ad alta temperatura e la resistenza alla corrosione.
Carbonio (C)	≤ 0,08%	Il basso tenore di carbonio riduce la precipitazione di carburo e migliora la saldabilità (304L: ≤ 0,03%; 304H: ≥ 0,04%)
Manganese (Mn)	≤ 2.0%	Migliorare la forza e la capacità di indurimento sul lavoro
Silicio (Si)	≤ 1.0%	Migliora la resistenza all'ossidazione e alle alte temperature
Fosforo (P)	≤ 0,045%	Gli elementi di impurità devono essere rigorosamente controllati per mantenere la tenacità dei materiali.
Zolfo (S)	≤ 0,030%	Gli elementi di impurità in eccesso riducono la resistenza alla corrosione e le prestazioni di lavorazione.
Ferro (Fe)	equilibrio	come metallo di base, costituiscono il corpo principale della lega.
Azoto (N)	≤ 0,10% (traccia)	possono essere presenti in piccole quantità, ma non sono i principali elementi aggiunti.
Molibdeno (Mo)	Di solito non è presente	La versione contenente molibdeno è in acciaio inox 316 (maggiore resistenza alla corrosione)

Caratteristiche dei prodotti senza molibdeno

• Resistenza più debole alla corrosione da cloruri rispetto all'acciaio inox 316
• Riduzione dei costi di circa 20-30%
• Più adatto ad ambienti non marini

Effetto della composizione sulle proprietà

• Alto contenuto di cromo: crea un denso strato di ossido di cromo sulla superficie, impedendo un'ulteriore corrosione.
• Nichel: assicura che il materiale rimanga resistente alle basse temperature (può resistere a -196°C)
• Design a basse emissioni di carbonio: riduce il rischio di corrosione intergranulare dopo la saldatura

Proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile 304

Indicatori di prestazione

Indicatore	Valori tipici (condizione di ricottura)	Osservazioni
Resistenza alla trazione	515 - 620 MPa	Alta resistenza bilanciata con buona plasticità, adatta per componenti strutturali.
Resistenza allo snervamento	205 - 310 MPa	Resistenza allo snervamento a 0,2% di deformazione residua, che può essere notevolmente aumentata dopo la lavorazione a freddo (ad esempio ≥1000 MPa dopo la laminazione a freddo).
Allungamento	≥ 40% (50 mm)	Elevata duttilità, adatta all'imbutitura, alla piegatura e ad altre lavorazioni.
Durezza	Brinell (HB): ~201	Bassa durezza allo stato ricotto, la durezza aumenta dopo la lavorazione a freddo (ad esempio HRB 90 allo stato ricotto, HRB 200+ dopo la laminazione a freddo).
Durezza all'impatto (Impact)	a temperatura ambiente ≥ 100 J (prova d'urto Charpy)	La struttura austenitica fornisce una buona tenacità, le prestazioni a bassa temperatura sono migliori rispetto agli acciai inossidabili ferritici (ma inferiori agli acciai duplex).
Modulo di elasticità (Modulus)	193 - 200 GPa	Simile ad altri acciai inossidabili austenitici.

Vantaggi meccanici

• Elevata duttilità: adatto a processi di stampaggio con imbutitura profonda (ad esempio, per la produzione di pentole e padelle)
• Resistenza alla fatica: può resistere a più di 10⁶ carichi ciclici (adatto per cerniere con frequenti aperture e chiusure)
• Tenacità a bassa temperatura: nessuna frattura fragile anche a temperature di azoto liquido

Proprietà fisiche

Proprietà	Valore numerico	Effetto dell'applicazione
Densità	8,0 g/cm³	circa 10% più leggero dell'acciaio al carbonio, adatto per componenti strutturali che richiedono una riduzione del peso.
Coefficiente di espansione termica	17,2 μm/m-°C (20-100°C)	È necessaria una fessura di espansione.
Conducibilità termica	16,2 W/m-K	L'apporto di calore deve essere controllato durante la saldatura per evitare deformazioni.
Resistività	0,73 μΩ-m	Può essere utilizzato per parti conduttrici a bassa corrente.

Vantaggi dell'anima in acciaio inox 304

Eccellente resistenza alla corrosione

Secondo i dati del Manuale di corrosione degli acciai inossidabili di Outokumpu:

• Tasso di corrosione annuale <0,01 mm a pH 4-9
• Resistente alla concentrazione 85% di acido nitrico (a temperatura ambiente)
• Nessuna ruggine visibile per 10 anni in atmosfere industriali con umidità 60%

Eccellente lavorabilità

• Stampaggio e formatura: fino a 2,2 LDR (Limit Depth Ratio)
• Compatibilità con la saldatura: Saldatura TIG senza materiale d'apporto per saldature ad alta resistenza
• Finitura superficiale: Lucidatura elettrolitica a specchio con Ra ≤ 0,1μm.

Igiene ed estetica

• Finitura superficiale: Il tasso di adesione dei batteri è 90% inferiore a quello della superficie ruvida.
• Pulizia comoda: possono essere puliti con acidi e alcali forti (ad es. disinfettante a base di ipoclorito di sodio)

Sintesi

Grazie alla sua equilibrata resistenza alla corrosione, alla facilità di lavorazione e al costo controllabile, l'acciaio inossidabile 304 domina il settore della ferramenta industriale. Con l'aumento delle esigenze dell'industria manifatturiera in termini di longevità dei materiali e di protezione dell'ambiente, l'acciaio inox 304 continuerà a svolgere un ruolo chiave nei settori del trasporto ferroviario, delle nuove apparecchiature energetiche e delle cure mediche intelligenti.

Domande frequenti

D: L'acciaio inox 304 può essere utilizzato in ambiente marino?

R: Si sconsiglia l'esposizione a lungo termine all'acqua di mare. In un ambiente a lieve nebbia salina deve essere utilizzato con un rivestimento superficiale.

D: Qual è la differenza tra l'acciaio inossidabile 304 e 201?

A: 201 con manganese per sostituire parte del nichel, la resistenza alla corrosione è peggiore, il costo è circa 40% inferiore.

D: Come giudicare il vero acciaio inossidabile 304?

R: Il metodo professionale consiste nel testare il contenuto di nichel con uno spettrometro. Test semplice: far cadere una soluzione di solfato di rame sulla superficie, se diventa rossa è falso 304.

D: L'acciaio inox 304 si arrugginisce?

R: La corrosione per vaiolatura può verificarsi in presenza di ioni cloruro o di danni meccanici non trattati in tempo.