Acciaio inossidabile 304 e 316: prestazioni per uso generale e per uso marino-

Standard e designazioni

304 (UNS S30400) e 316 (UNS S31600) sono i due acciai inossidabili austenitici più ampiamente specificati al mondo. Entrambi sono coperti per piastre, fogli e nastri da ASTM A240/ASME SA240, per tubi da ASTM A312, per tubi da ASTM A269 e per barre da ASTM A276. Le designazioni europee sono 1.4301 e 1.4401 secondo EN 10088, le designazioni giapponesi sono SUS304 e SUS316 secondo JIS G4303-G4305 e le designazioni cinesi sono 06Cr19Ni10 e 06Cr17Ni12Mo2 secondo GB/T 3280. La differenza decisiva è un unico elemento di lega: il molibdeno.

Composizione chimica e PREN

I limiti di composizione riportati di seguito seguono ASTM A240.

Elemento (peso%)	304 (S30400)	316 (S31600)
Carbonio, massimo	0.08	0.08
Manganese, max	2.0	2.0
Silicio, massimo	0.75	0.75
Fosforo, max	0.045	0.045
Zolfo, max	0.030	0.030
Cromo	18.0-20.0	16.0-18.0
Nichel	8.0-10.5	10.0-14.0
Molibdeno	0,10, massimo	2.0-3.0
Azoto, massimo	0.10	0.10

Il numero equivalente di resistenza alla vaiolatura, PREN=Cr + 3.3 x Mo + 16 x N, quantifica la resistenza alla vaiolatura del cloruro. Con composizioni tipiche, il 304 ha un PREN di circa 19, mentre il 316 raggiunge circa 24-28 perché il molibdeno contribuisce per 3,3 volte la sua percentuale in peso. Questa differenza determina quali ambienti può sopravvivere ogni grado.

Proprietà meccaniche

I valori minimi per la lamiera ricotta secondo ASTM A240 sono elencati di seguito.

Proprietà	304	316
Resistenza alla trazione, min (MPa)	515	515
Resistenza allo snervamento 0,2%, min (MPa)	205	205
Allungamento in 50 mm, min (%)	40	40

A temperatura ambiente le proprietà meccaniche sono pressoché identiche; la scelta tra 304 e 316 è quasi sempre guidata dalla resistenza alla corrosione, non dalla robustezza. Entrambi i gradi sono non-magnetici allo stato ricotto e diventano leggermente magnetici dopo la lavorazione a freddo.

Resistenza alla corrosione in ambienti reali

304 resiste alla corrosione atmosferica, all'acqua dolce, ai prodotti alimentari e agli agenti chimici blandi e offre buone prestazioni in ambienti interni asciutti ed esterni interni. Non è adatto per ambienti costieri o marini: il sale e l'acqua carica di cloruro presenti nell'aria- causano vaiolatura e ruggine, di solito prima nelle fessure e sulle superfici danneggiate. 316 resiste molto meglio alla vaiolatura del cloruro e alla corrosione interstiziale, ed è utilizzato per scambiatori di calore dell'acqua di mare, hardware di piattaforme offshore, ponti costieri, attrezzature per piscine e apparecchiature per il trattamento chimico che gestiscono fluidi contenenti cloruro. Negli acidi diluiti e nelle soluzioni alcaline, anche il 316 supera il 304, sebbene nessuno dei due gradi sia adatto per acidi concentrati o salamoie concentrate calde; per questi servizi, viene specificato un grado super-austenitico di molibdeno al 6% come UNS S31254 o un grado duplex come UNS S32205.

Applicazioni e considerazioni sui costi

304 è il grado predefinito per servizi-sensibili ai costi e non-clorurati: lavelli da cucina, pentole, elettrodomestici, finiture architettoniche, corrimano, apparecchiature per la lavorazione degli alimenti per prodotti non-salati e tubazioni di acqua dolce. 316 è specificato ovunque l'esposizione al cloruro sia inevitabile: hardware marino, componenti di edifici costieri, apparecchiature farmaceutiche e biotecnologiche, serbatoi e condutture chimiche e scambiatori di calore. A causa del contenuto di molibdeno, il 316 costa tipicamente il 20-30% in più rispetto al 304. Entrambi i gradi si formano e si saldano bene; Il 304 presenta un leggero vantaggio nell'imbutitura profonda e le saldature 316 possono richiedere decapaggio e passivazione dopo la saldatura per ripristinare la resistenza alla corrosione in servizio aggressivo.

Domande frequenti

316 è sempre migliore di 304?Solo nelle prestazioni contro la corrosione. Per i servizi non-cloruro, il 304 è solitamente la scelta più economica con la stessa forza.

Perché il 316 è chiamato grado marino?Il suo 2-3% di molibdeno gli conferisce la resistenza alla vaiolatura necessaria per sopravvivere all'acqua salata e alle atmosfere costiere.

Il 304 arrugginisce?In ambienti costieri o-carichi di cloruro, sì; Il 304 si buca e arrugginisce dove il 316 sopravviverebbe.

Quanto costa in più il 316?Tipicamente il 20-30% in più rispetto al 304, riflettendo l'aggiunta di molibdeno.

304 e 316 sono magnetici?Entrambi sono essenzialmente non-magnetici allo stato ricotto; la lavorazione a freddo può indurre un leggero magnetismo.

Quale grado viene utilizzato per la lavorazione degli alimenti?304 è lo standard per il contatto con gli alimenti nei servizi non-salati; 316 è preferito per salamoie, salse e prodotti chimici detergenti contenenti cloruri.

Domande frequenti

Q1. Quali standard coprono 304 e 316?
Entrambi sono coperti per piastre, fogli e nastri da ASTM A240/ASME SA240, per tubi da ASTM A312, per tubi da ASTM A269 e per barre da ASTM A276; le designazioni europee sono 1.4301 e 1.4401 per EN 10088, le giapponesi SUS304 e SUS316 per JIS G4303-G4305 e le cinesi 06Cr19Ni10 e 06Cr17Ni12Mo2 per GB/T 3280.

Q2. In cosa differisce la composizione?
Il 316 trasporta il 2,0-3,0% di molibdeno rispetto allo 0,10 massimo del 304, con cromo 16,0-18,0 rispetto a 18,0-20,0 e nichel 10,0-14,0 rispetto a 8,0-10,5; i limiti di carbonio, manganese, silicio, fosforo, zolfo e azoto sono gli stessi rispettivamente a 0,08, 2,0, 0,75, 0,045, 0,030 e 0,10 max.

Q3. Come viene calcolato il numero equivalente di resistenza alla vaiolatura?
PREN=Cr + 3.3 x Mo + 16 x N; con composizioni tipiche il 304 raggiunge circa 19, mentre il 316 raggiunge circa 24-28 perché il molibdeno contribuisce per 3,3 volte la sua percentuale in peso, e questa differenza determina a quali ambienti di cloruro ciascun grado può sopravvivere.

Q4. Le proprietà meccaniche del 304 e del 316 sono le stesse?
Sì, a temperatura ambiente sono quasi identici secondo ASTM A240: resistenza alla trazione minima 515 MPa, resistenza allo snervamento minima dello 0,2% 205 MPa e allungamento minimo 40%, quindi la scelta è quasi sempre guidata dalla resistenza alla corrosione, non dalla forza.

Q5. Quando dovrebbero invece essere specificati i gradi duplex o super-austenitici?
Per gli acidi concentrati o le salamoie concentrate a caldo, né il 304 né il 316 sono adatti; viene specificato un grado super-austenitico al 6% di molibdeno come UNS S31254 o un grado duplex come UNS S32205 e il 316 in genere costa il 20-30% in più del 304 a causa del suo contenuto di molibdeno.