Acciaio inossidabile 309S: resistenza all'ossidazione alle alte-temperature con elevato contenuto di cromo-nichel

309S è un acciaio inossidabile austenitico ad alto contenuto di cromo-nichel (Cr=22%-24%, Ni=12%-15%). Aumentando il contenuto di cromo-nichel, migliora la resistenza all'ossidazione alle alte-temperature e la resistenza alle alte-temperature e può essere utilizzato per un servizio a lungo-termine a 900-1100 gradi. È un materiale chiave per ambienti di ossidazione a media e alta temperatura, con un costo inferiore rispetto al 310S con specifiche superiori.

Parametri fondamentali

Composizione chimica (% in peso): C Inferiore o uguale a 0,08, Si Inferiore o uguale a 1,00, Mn Inferiore o uguale a 2,00, P Inferiore o uguale a 0,045, S Inferiore o uguale a 0,030, Cr=22.00-24.00, Ni=12.00-15.00, Fe=Equilibrio

Proprietà meccaniche (ricotto): resistenza alla trazione maggiore o uguale a 515MPa, carico di snervamento maggiore o uguale a 205MPa, allungamento maggiore o uguale al 40%, durezza Brinell inferiore o uguale a 217HB

Temperatura di servizio: da 900 gradi a 1100 gradi (servizio continuo), fino a 1200 gradi per servizio a breve-termine

Gradi equivalenti: SUS309S (JIS), EN 1.4828 (EN), UNS S30908 (ASTM)

Vantaggi prestazionali: Il 22%-il 24% di cromo forma una densa pellicola di ossido Cr₂O₃, con un tasso di ossidazione inferiore o uguale a 0,2 mm/anno a 1100 gradi; eccellente tenacità alle alte temperature, con allungamento che raggiunge ancora il 30% a 1000 gradi; una buona saldabilità e il filo di saldatura ER309L abbinato possono evitare crepe nella saldatura.

Applicazioni tipiche: Rivestimenti di forni industriali, strumenti per il trattamento termico (ceste di materiale, pallet), nastri trasportatori ad alta-temperatura, camere di combustione di caldaie, nuclei di elettrodi di saldatura (per la saldatura di componenti ad alta-temperatura).

Domande e risposte pratiche

D1: Perché 309S non è adatto per ambienti a bassa-temperatura? A1: L'alto contenuto di cromo-nichel stabilizza la struttura austenitica, ma a basse temperature (inferiori o uguali a -100 gradi), la tenacità diminuisce a causa dei grani grossi, con una resistenza agli urti inferiore o uguale a 20J, rendendo fragile il materiale incline alla frattura. 304L o 316L dovrebbero essere selezionati per condizioni di lavoro a bassa temperatura.

Q2: Quali sono le prestazioni del 309S nella riduzione delle atmosfere? A2: È adatto solo per atmosfere ossidanti. Nelle atmosfere riducenti come quella dell'idrogeno e del monossido di carbonio, la pellicola di ossido superficiale si decompone, portando alla carburazione o decarburazione e ad un forte calo della resistenza e della resistenza alla corrosione. Le leghe a base di nichel-(come Inconel 600) sono necessarie per ambienti ad alta-riduzione della temperatura.

Q3: Quali sono le difficoltà nella lavorazione a caldo del 309S? A3: Ha un'elevata resistenza alla deformazione alle alte temperature. La temperatura di riscaldamento dovrebbe essere controllata a 1150-1250 gradi per garantire la completa austenitizzazione; dopo la lavorazione è necessario un raffreddamento lento fino a una temperatura inferiore a 800 gradi per evitare la precipitazione della fase sigma e il successivo infragilimento; si consiglia la ricottura a 1050 gradi per lamiere spesse dopo la lavorazione.

D4: Quali sono le differenze in termini di costi e prestazioni tra 309S e 310S? R4: Il 310S ha un contenuto di cromo-nichel più elevato (Cr=24%-26%, Ni=19%-22%), con una migliore resistenza all'ossidazione rispetto al 309S a 1200 gradi, ma il suo costo è superiore del 30% rispetto al 309S. Scegliere 309S per condizioni di lavoro di ossidazione inferiori a 1100 gradi e 310S per quelle superiori a 1100 gradi.

Q5: Come mantenere le apparecchiature 309S ad alta-temperatura? A5: Rimuovere regolarmente le incrostazioni di ossido superficiali (utilizzando una spazzola metallica o sabbiatura) per evitare la corrosione locale causata dalla caduta di incrostazioni di ossido spesse; evitare un raffreddamento rapido (come la spruzzatura di acqua fredda) per prevenire fessurazioni da shock termico; condurre ogni anno un test di penetrazione per verificare la presenza di difetti nelle saldature e nelle aree di concentrazione delle tensioni.