Acciaio inossidabile 304 vs 316: come scegliere il grado giusto

304 e 316: I due cavalli da battaglia dell'acciaio inossidabile

Il Tipo 304 e il Tipo 316 sono acciai inossidabili austenitici, la classe definita da una struttura cubica a facce-centrata che conferisce eccellente formabilità, saldabilità e tenacità. Insieme rappresentano la grande maggioranza dell'acciaio inossidabile utilizzato in tutto il mondo. Entrambi sono coperti dalla norma ASTM A240 per lamiere, fogli e nastri e da un'ampia famiglia di specifiche per tubi, tubi e barre. La domanda pratica per acquirenti e ingegneri è semplice: quando è giustificato il costo aggiuntivo di 316?

Composizione chimica secondo ASTM A240

La differenza decisiva è il molibdeno. Il tipo 304 contiene il 18,0-20,0% di cromo e l'8,0-10,5% di nichel; Il tipo 316 contiene 16,0-18,0% di cromo, 10,0-14,0% di nichel e 2,0-3,0% di molibdeno. Il molibdeno è l'elemento che resiste all'attacco dei cloruri, ed è il motivo per cui il 316 supera il 304 nell'acqua salata, nel sale antighiaccio e in molti prodotti chimici industriali.

Elemento	304 (UNS S30400)	316 (UNS S31600)
Cromo	18.0-20.0	16.0-18.0
Nichel	8.0-10.5	10.0-14.0
Molibdeno	-	2.0-3.0
Carbonio	0,08 massimo	0,08 massimo
Manganese	2,00 massimo	2,00 massimo
Silicio	0,75 massimo	0,75 massimo

Oltre al molibdeno, il 316 contiene una quantità leggermente superiore di nichel, che ne aumenta la tenacità e la stabilità. Per le costruzioni saldate sono preferibili le varianti a basso-carbonio 304L e 316L (carbonio 0,03% massimo) per evitare la sensibilizzazione.

Proprietà meccaniche e limiti di-temperatura elevata

Secondo ASTM A240, entrambi i gradi devono soddisfare una resistenza alla trazione minima di 515 MPa e una resistenza allo snervamento di 205 MPa allo stato ricotto, con un allungamento di almeno il 40%. Nella fabbricazione quotidiana non vi è alcuna differenza significativa in termini di resistenza; la scelta è guidata dalla corrosione e dai costi.

Proprietà	304	316
Resistenza alla trazione	515 MPa min	515 MPa min
Limite di snervamento (compensazione dello 0,2%)	205 MPa min	205 MPa min
Allungamento in 50 mm	40% minimo	40% minimo

Entrambi i gradi tollerano temperature elevate, ma il 316 mantiene le sue proprietà più a lungo in servizio continuo ad alto calore-, rimanendo stabile fino a circa 870 gradi, dove il 304 inizia a ridimensionarsi e a perdere forza più rapidamente. Per un servizio prolungato superiore a 800 gradi, tuttavia, i gradi stabilizzati come 321 o 347, o i gradi alto-legati come 310, sono scelte migliori rispetto a 304 o 316.

Resistenza alla corrosione: l'effetto molibdeno

Il tipo 304 resiste alla corrosione atmosferica, all'acqua dolce, ai prodotti alimentari, alla maggior parte dei prodotti chimici organici e a molti fluidi industriali delicati. È il materiale standard per attrezzature da cucina, finiture architettoniche, corrimano interni e apparecchiature di processo generali in ambienti asciutti o leggermente corrosivi. Il tipo 316 eccelle dove sono presenti cloruri: acqua salata e atmosfere costiere, hardware marino, lavorazione chimica, pasta di legno e carta, impianti farmaceutici e lavorazione alimentare con prodotti chimici detergenti aggressivi. Il molibdeno aumenta la resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale, le due modalità di cedimento causate dai cloruri nel 304. Per impieghi gravosi in acqua di mare, tuttavia, anche il 316 può essere insufficiente e dovrebbero essere valutati i gradi duplex o super-austenitici.

Costo e fabbricazione

A causa dell'aggiunta di molibdeno e del maggiore contenuto di nichel, il 316 in genere costa il 20-30% in più del 304 a livello di materiale. Di solito vale la pena pagare il sovrapprezzo laddove la rottura per corrosione sarebbe costosa, ma viene sprecato in ambienti favorevoli dove il 304 funziona in modo identico. In fase di fabbricazione, il 304 è leggermente più duttile e più facile da saldare e formare, mentre il 316 rimane completamente lavorabile ma beneficia di una tecnica di saldatura più attenta, in particolare del controllo dell'apporto di calore, per preservare la sua resistenza alla corrosione in corrispondenza della saldatura. Entrambi i gradi sono non magnetici allo stato ricotto ed entrambi possono essere lavorati, sebbene il più tenace 316 richieda leggermente più tempo.

Domande frequenti

Q1. In cosa differiscono le composizioni di 304 e 316?304 ha il 18-20% di cromo e l'8-10,5% di nichel; 316 contiene il 16-18% di cromo, il 10-14% di nichel e il 2-3% di molibdeno. Il molibdeno è ciò che conferisce al 316 la sua resistenza al cloruro.

Q2. Quando dovrei pagare un extra per 316?Scegli 316 per acqua salata, esposizione costiera o marina, cloruri e ambienti chimici o farmaceutici esigenti. Scegli 304 per applicazioni interne, asciutte o leggermente corrosive dove le sue prestazioni sono identiche a un costo inferiore.

Q3. Quanto è grande la differenza di costo?Il 316 è tipicamente il 20-30% più costoso del 304 a causa del contenuto di molibdeno e di nichel più elevato.

Q4. Quale grado gestisce meglio le alte temperature?Il 316 rimane stabile fino a circa 870 gradi in servizio continuo, superando il 304 nel servizio industriale prolungato-a calore elevato. Al di sopra di 800 gradi, considera invece i gradi stabilizzati o alto-legati.

Q5. Il 304 è più facile da fabbricare del 316?Leggermente. 304 è più duttile e un po' più facile da saldare e modellare. 316 è completamente lavorabile ma necessita di un apporto di calore di saldatura più controllato per mantenere la resistenza alla corrosione nel giunto.