La guida completa a Lavorazione dell'acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile è uno dei materiali più comunemente lavorati e svolge un ruolo importante nell'industria moderna. Dalla prototipazione alla produzione di massa, la lavorazione dell'acciaio inossidabile crea prodotti per ogni settore che soddisfano le applicazioni dell'industria.
A causa della sua elevata durezza e resistenza alla trazione, la lavorazione dell'acciaio inossidabile è molto più complessa di quella del legno, pertanto la scelta della tecnologia di lavorazione appropriata è fondamentale. Questo articolo fornisce un'introduzione dettagliata alla definizione, ai vantaggi, alla classificazione e alle applicazioni dell'acciaio inossidabile, consentendo di comprenderne meglio le caratteristiche e di facilitare la lavorazione dell'acciaio inossidabile.
Che cos'è l'acciaio inossidabile?
L'acciaio inox è un acciaio inossidabile e resistente alla corrosione ad alta lega, con un'elevata stabilità chimica in mezzi corrosivi come aria, acqua, salamoia, acidi e alcali. Ha un contenuto di cromo di almeno 10,5% e un contenuto massimo di carbonio di 1,2%.
Acciaio inossidabile è un termine generale che indica sia l'acciaio inossidabile che l'acciaio resistente agli acidi. L'acciaio inossidabile si riferisce all'acciaio resistente a mezzi corrosivi deboli come l'aria atmosferica, il vapore e l'acqua, mentre l'acciaio resistente agli acidi si riferisce all'acciaio resistente alla corrosione di mezzi corrosivi chimici come acidi, alcali e sali. L'acciaio inossidabile e l'acciaio resistente agli acidi presentano differenze significative nella composizione della lega. Se l'acciaio inossidabile è resistente alla ruggine, non è detto che sia resistente agli acidi. Tuttavia, l'acciaio resistente agli acidi presenta generalmente una resistenza alla ruggine.
Quali sono i vantaggi dell'acciaio inossidabile?
Resistenza alla corrosione: Può resistere alla corrosione della maggior parte dei mezzi chimici, compresi acidi, alcali e sali. Ciò conferisce all'acciaio inossidabile un'eccellente stabilità in ambienti umidi e corrosivi, prolungandone la durata.
Alta resistenza: Controllando il contenuto di elementi di lega e il trattamento termico, la resistenza dell'acciaio inossidabile può essere regolata per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni, rendendolo ampiamente utilizzato nell'ingegneria strutturale.
Resistenza all'usura: L'acciaio inossidabile è molto resistente e può mantenere la sua integrità superficiale e la sua durata in condizioni di attrito e usura. Ciò rende l'acciaio inossidabile importante nella produzione di parti e strutture ingegneristiche resistenti all'usura.
Resistenza al calore: L'acciaio inossidabile è in grado di mantenere le sue eccellenti proprietà fisiche e meccaniche alle alte temperature, rendendolo resistente al calore.
Igiene eccellente: La sua superficie liscia non è facilmente contaminata da batteri o sporcizia e può essere facilmente pulita e disinfettata, rispettando gli standard igienici. Per questo motivo, è ampiamente utilizzato in campo medico, alimentare, farmaceutico e in altri settori.
Aspetto estetico: L'acciaio inossidabile è disponibile in una varietà di colori, dai metallizzati freddi ed eleganti ai colori vivaci, che lo rendono adatto a diversi ambienti. Ha un aspetto moderno ed elegante, che lo rende attraente nell'architettura, nell'arredamento e nel design industriale.
Riciclabilità: I rottami di acciaio inossidabile possono essere riciclati e riutilizzati, riducendo lo spreco di risorse e l'inquinamento ambientale, in linea con il concetto di sviluppo sostenibile.
Tipi di acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile può essere classificato in molti modi diversi. In base alla composizione chimica principale, può essere suddiviso in acciaio inossidabile al cromo e acciaio inossidabile al cromo-nichel. In base al suo utilizzo, può essere suddiviso in acciaio inox resistente all'acido nitrico, acciaio inox resistente all'acido solforico, acciaio inox resistente all'acqua di mare, ecc. Approfondiamo poi la classificazione in base alla microstruttura dopo il trattamento termico.
Acciai inossidabili austenitici
L'acciaio inossidabile austenitico è l'acciaio inossidabile più popolare e diffuso al mondo. Contiene più di 18% di cromo, circa 8% di nichel e piccole quantità di molibdeno, titanio, azoto e altri elementi, noto anche come acciaio inossidabile austenitico 18-8. È essenzialmente amagnetico. È essenzialmente amagnetico. Questo tipo di acciaio ha eccellenti proprietà globali e una forte resistenza alla corrosione. I gradi più comuni sono indicati con numeri della serie 200 e 300, come il 304.
301: Ha una buona duttilità e viene utilizzato per la formatura dei prodotti. Può anche essere indurito attraverso la lavorazione. Presenta buone caratteristiche di saldabilità, resistenza all'usura e alla fatica, superiori a quelle dell'acciaio inox 304.
304: Come acciaio ampiamente utilizzato, ha una buona resistenza alla corrosione, al calore, alle basse temperature e alle proprietà meccaniche.
304L: Essendo un acciaio 304 a basso tenore di carbonio, la sua resistenza alla corrosione è simile a quella dell'acciaio 304, ma la sua resistenza alla corrosione è più evidente dopo la saldatura o la distensione.
316: Con l'aggiunta di Mo, ha un'eccellente resistenza alla corrosione ad alta temperatura. Viene utilizzato nelle attrezzature per l'acqua di mare, nei prodotti chimici, nella lavorazione degli alimenti e nell'industria cartaria.
316L: Essendo un acciaio 316 a basso tenore di carbonio, il contenuto di molibdeno è leggermente superiore a quello dell'acciaio inox 316, il che può migliorare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inox in ambienti acidi.
321: Contiene Ti, che può prevenire la sensibilizzazione dell'acciaio inossidabile e migliorarne la durata ad alta temperatura. Ha eccellenti prestazioni di rottura sotto sforzo ad alta temperatura e resistenza al creep ad alta temperatura.
Acciai inossidabili ferritici
L'acciaio inossidabile ferritico è composto principalmente da una microstruttura ferritica e contiene da 12% a 30% di cromo. La resistenza alla corrosione, la tenacità e la saldabilità aumentano con l'aumentare del contenuto di cromo. Rispetto ad altri tipi di acciaio inossidabile, presenta un'eccellente resistenza alle cricche da tensocorrosione da cloruri. L'American Iron and Steel Institute utilizza le denominazioni 430 e 446.
430: Contiene almeno 16% di cromo, resistente alla corrosione. Ha una resistenza alla fatica termica e un coefficiente di espansione termica inferiore rispetto all'acciaio inossidabile austenitico. Viene utilizzato negli elettrodomestici e nella decorazione architettonica.
Acciai inossidabili martensitici
Acciaio inossidabile martensitico è un acciaio inossidabile temprabile. Grazie al suo elevato contenuto di carbonio, presenta un'elevata resistenza, durezza e resistenza all'usura, nonché una moderata resistenza alla corrosione e una bassa saldabilità. Le sue proprietà meccaniche possono essere modificate mediante trattamento termico. Attualmente è utilizzato principalmente nella produzione di pale di turbine a vapore, parti di strumenti chirurgici e altre applicazioni.
Acciai inossidabili duplex
Presenta i vantaggi degli acciai inossidabili austenitici e ferritici ed è dotato di superplasticità. La matrice presenta strutture bifasiche sia austenitiche che ferritiche, in cui il contenuto della matrice a fase minore è generalmente superiore al 15%, è magnetica e può essere rafforzata mediante lavorazione a freddo. Il 329 è un tipico acciaio inossidabile duplex. Rispetto agli acciai inossidabili austenitici, gli acciai duplex hanno una maggiore forza e una maggiore resistenza alla corrosione.
Acciai inossidabili induriti per precipitazione (PHSS)
Per una base con struttura austenitica o martensitica e un elevato contenuto di Cr, le proprietà meccaniche sono migliorate principalmente attraverso la trasformazione di fase e l'indurimento per precipitazione in età. L'American Iron and Steel Institute li designa con un numero di serie 600, come il 630, che corrisponde al 17-4PH.
17-4PH: Questa lega presenta eccellenti prestazioni di trattamento termico. Le sue proprietà possono essere modificate attraverso vari metodi di trattamento termico, come la tempra e la ricottura, il raffreddamento per spegnimento o la tempra per invecchiamento, consentendo il raggiungimento di diverse proprietà meccaniche e di resistenza alla fatica.。
L'acciaio inossidabile può essere lavorato?
Sì, l'acciaio inossidabile può essere lavorato e ci sono diversi metodi di lavorazione dell'acciaio inossidabile. Vediamo quindi insieme le 7 tecniche più comuni di lavorazione dell'acciaio inossidabile.
Processi di lavorazione dell'acciaio inossidabile
Fresatura: È il processo più comunemente utilizzato per la lavorazione dell'acciaio inossidabile, in genere utilizzando frese in acciaio ad alta velocità (HSS) per lavorare pezzi fissi. La scelta degli utensili giusti è fondamentale per la lavorazione dell'acciaio inossidabile. Mentre le frese a candela e alcune frese frontali possono utilizzare il carburo come materiale della fresa, altri tipi di frese utilizzano generalmente acciaio ad alta velocità, che offre una maggiore durata dell'utensile.
Trasformazione: È un processo comune per la lavorazione dell'acciaio inossidabile. Durante questo processo, l'utensile da taglio è fisso mentre il pezzo ruota attorno a un asse per rimuovere il materiale. La lavorazione dell'acciaio inossidabile comporta elevate forze di taglio e difficoltà di rottura del truciolo, che possono portare all'incollaggio dell'utensile o alla formazione di spigoli costruiti, compromettendo la qualità della superficie e accelerando l'usura dell'utensile. Pertanto, per la tornitura di acciai ad alta resistenza è opportuno utilizzare utensili in carburo di tipo YD, YN e rivestiti.
Rettifica: Migliorare la finitura superficiale e la precisione dei componenti in acciaio inossidabile. I componenti in acciaio inossidabile rettificati presentano una maggiore resistenza all'usura, alla corrosione e alla fatica, prolungando così la loro vita utile.
EDM (Electrical Discharge Machining): Utilizza l'alta temperatura generata dalla scarica istantanea di scintille tra l'elettrodo dell'utensile e l'elettrodo del pezzo per erodere il materiale. Lo spessore del metallo limita l'uso di questo processo.
Perforazione: La foratura dell'acciaio inossidabile richiede punte affilate. Per completare la lavorazione secondaria sono necessarie una bassa velocità di rotazione, un'elevata pressione di taglio (alta velocità di avanzamento) e un'abbondante quantità di refrigerante, che migliora le prestazioni e l'estetica.
Filettatura: È un processo essenziale per le parti in acciaio utilizzate per il fissaggio o l'installazione di viti. Consiste nel creare filettature su un pezzo in lavorazione utilizzando utensili di formatura o di rettifica.
Taglio laser: Utilizza un raggio laser ad alta densità di energia per tagliare con precisione i materiali, rendendolo adatto al taglio di sottili lastre di acciaio inossidabile.
Suggerimenti per la lavorazione dell'acciaio inossidabile
Selezione del materiale giusto: L'acciaio inossidabile è disponibile in molti gradi diversi, ciascuno con composizioni di lega diverse che danno luogo a proprietà diverse. È necessario scegliere la qualità più elevata che soddisfi i requisiti del progetto per risparmiare sui costi.
Selezione dello strumento giusto: La scelta dell'utensile corretto è fondamentale per la lavorazione di pezzi di alta qualità. La scelta di utensili basati su esigenze specifiche può migliorare l'efficienza di taglio e prolungare la durata dell'utensile. Gli utensili da taglio più comuni per l'acciaio inossidabile sono il metallo duro e l'acciaio ad alta velocità.
Utilizzo dei fluidi da taglio: I lubrificanti hanno molteplici applicazioni nella lavorazione dell'acciaio inossidabile. Non solo riducono l'usura tra l'utensile da taglio e il pezzo, prolungando la durata dell'utensile, ma abbassano anche efficacemente la temperatura di taglio, riducono la formazione di spigoli e minimizzano l'incrudimento.
Utilizzo di strumenti affilati: L'uso di utensili affilati consente di ridurre le forze di taglio e di ottenere una lavorazione costante e precisa. Quando si lavora l'acciaio inossidabile, è essenziale controllare regolarmente l'usura degli utensili e sostituirli se necessario.
Applicazioni di lavorazione dell'acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile, in quanto materiale metallico ampiamente utilizzato nella produzione industriale, ha un notevole valore economico e ingegneristico. Di conseguenza, è diventato un materiale primario in diversi settori industriali. Vediamo quindi le applicazioni specifiche dell'acciaio inossidabile in diversi settori:
Automobile: Grazie alla sua resistenza alle alte temperature, all'elevata tenacità e all'elevata forza, l'acciaio inossidabile è comunemente utilizzato nei sistemi di scarico, nei serbatoi del carburante e nei componenti in acciaio inossidabile.
Aerospaziale: Le parti lavorate in acciaio inox sono spesso utilizzate nelle fusoliere degli aerei e nei componenti dei motori.
Medico: L'eccellente biocompatibilità e la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile lo rendono una scelta comune per la produzione di strumenti e impianti medici.
Cibo e bevande: L'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato nelle attrezzature per la lavorazione degli alimenti e nei contenitori di stoccaggio per le sue caratteristiche di igiene, facilità di pulizia e durata.
Marina: L'eccezionale resistenza dell'acciaio inossidabile agli acidi e alla corrosione lo rende frequentemente utilizzato nelle applicazioni marine.
Domande frequenti sull'acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile è difficile da lavorare?
Sebbene la lavorazione dell'acciaio inossidabile presenti alcuni problemi che non si incontrano nella lavorazione di altri metalli, molti di essi possono essere risolti combinando l'esperienza dell'operatore e le caratteristiche del materiale, per cui la lavorazione dell'acciaio inossidabile non è difficile.
Durante la lavorazione, è necessario effettuare in anticipo i preparativi necessari, tra cui: la scelta degli utensili giusti, l'impostazione dei parametri di taglio corretti, l'uso di fluidi da taglio e di utensili affilati, che ridurranno di conseguenza la difficoltà della lavorazione dell'acciaio inossidabile.
Qual è l'acciaio inossidabile più economico da lavorare?
SUS409 è il grado più economico di acciaio inossidabile ed è un acciaio inossidabile ferritico (acciaio al cromo). L'acciaio inossidabile 409 ha un contenuto inferiore di elementi di lega, quindi il costo è relativamente basso. Grazie alla sua stabilità alle alte temperature e alla resistenza alla corrosione, viene spesso utilizzato come tubo di scarico per autoveicoli.
Quali acciai inossidabili sono difficili da lavorare?
Acciaio ad alto tenore di carbonio: Grazie alla sua elevata resistenza e durezza, è facile che l'utensile si usuri.
Acciaio a basso tenore di carbonio: Essendo morbido, è facile che i trucioli di acciaio da taglio aderiscano all'utensile, riducendo la durata dell'utensile.
304: Facile da lavorare e da indurire.
Gli acciai inossidabili sono svantaggiosi per la lavorazione?
Sì, la lavorazione dell'acciaio inossidabile deve considerare i seguenti svantaggi:
- Costo elevato dell'acciaio inossidabile
- Scarsa saldabilità, facile causa di scarti di materiale
- Facile da ammaccare
- Facile da graffiare, con conseguenze sull'aspetto
Quali trattamenti superficiali possono essere utilizzati per lavorare l'acciaio inossidabile?
La lavorazione dell'acciaio inossidabile utilizza spesso la lucidatura, la galvanoplastica, la lucidatura elettrolitica, la granigliatura, il rivestimento superficiale e altri trattamenti superficiali.
Conclusione
Dopo aver studiato questa guida, credo che abbiate una conoscenza più completa dell'acciaio inossidabile. Grazie alla sua resistenza alla corrosione, alla forza e alla tenacità, l'acciaio inossidabile è il materiale preferito in molti settori industriali. Se avete un nuovo progetto in acciaio inossidabile, contattate DEK e diamo uno sguardo più approfondito al mondo della lavorazione dell'acciaio inossidabile o di altri materiali.
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