Resistenza alle alte temperature: acciaio inossidabile 1.4841 vs 1.4845

1.4841 e 1.4845: la famiglia dei materiali resistenti al calore 25Cr-20Ni

1.4841 (X15CrNiSi25-20) e 1.4845 (X8CrNi25-21) sono acciai inossidabili austenitici resistenti al calore standardizzati nella serie EN 10088 e utilizzati per componenti che funzionano a temperature elevate in atmosfere ossidanti. Entrambi i gradi sono costruiti su una base al 24-26% di cromo e al 19-22% di nichel, la combinazione che conferisce a questa famiglia la sua resistenza alle incrostazioni e all'attacco dei gas di combustione. Le differenze pratiche tra i due gradi sono i livelli di silicio e carbonio e queste piccole differenze controllano la temperatura di servizio, la saldabilità e i costi di fabbricazione.

Composizione chimica ed equivalenti standard

Elemento (in peso%)	1.4841 X15CrNiSi25-20	1.4845 X8CrNi25-21
C	0,15 massimo	0,10 massimo
Sì	1.50-2.50	1,50 massimo
Mn	2,00 massimo	2,00 massimo
P	0,045 massimo	0,045 massimo
S	0,015 massimo	0,015 massimo
Cr	24.0-26.0	24.0-26.0
Ni	19.0-22.0	19.0-22.0
Equivalente ASTM	UNS S31000 (AISI 310)	UNS S31008 (AISI 310S)

I limiti di composizione seguono EN 10088-1 / EN 10095. 1.4841 è il grado di-silicio più elevato, grado di carbonio più elevato-; 1.4845 è la variante a basso tenore di carbonio. Un malinteso comune è che 1.4845 acquisisca resistenza allo scorrimento viscoso grazie al molibdeno. Non lo fa: nessuno dei due gradi elenca il molibdeno come aggiunta intenzionale alla lega. Il comportamento all'ossidazione e al creep di questa famiglia è governato da cromo, nichel, silicio e carbonio, non dal molibdeno.

Prestazioni ad alta-temperatura

A temperature elevate la scaglia protettiva formata dalla base 25Cr-20Ni resiste all'ossidazione continua, mentre il silicio in 1.4841 migliora l'adesione della scaglia e la resistenza alla scheggiatura durante i cicli termici. Di conseguenza, l'1.4841 è comunemente specificato per rulli di forni, tubi radianti, cestelli per trattamenti termici e componenti per la purificazione dei gas di scarico con servizio continuo tipico intorno a 1.000 C e picchi verso 1.050-1.100 C. 1.4845, con carbonio limitato allo 0,10%, mostra una migliore stabilità microstrutturale nei gruppi saldati ed è spesso utilizzato per interni di caldaie, parti di camere di combustione e apparecchiature saldate per il trattamento termico con servizio continuo intorno a 1.050 C. C. I limiti esatti di temperatura dipendono dall'atmosfera, dal livello di stress e dai cicli e devono essere confermati rispetto alla pratica di progettazione dei componenti.

Resistenza meccanica e resistenza alla corrosione

A temperatura ambiente entrambi i gradi offrono una resistenza alla trazione nell'ordine di 500-700 MPa allo stato ricotto. Ad alta temperatura la proprietà di controllo è la resistenza allo scorrimento viscoso e alla rottura piuttosto che la resistenza alla trazione a temperatura ambiente-; il carbonio più elevato di 1.4841 supporta la formazione di carburo che aiuta a resistere alla deformazione sotto carico sostenuto. In termini di corrosione, entrambi i gradi resistono all'ossidazione, alla carburazione e all'attacco dei gas caldi della combustione ed entrambi funzionano bene con acido nitrico e mezzi chimici blandi. Tuttavia, poiché nessuno dei due gradi contiene molibdeno, la resistenza alla vaiolatura in ambienti ricchi di cloruro o simili all'acqua di mare è limitata; per il servizio con cloruro è invece richiesto un grado per cuscinetti di molibdeno-come il 316L o un grado super-austenitico al 6% di Mo.

Fabbricazione e saldatura

L'1.4841 è più difficile da lavorare rispetto all'1.4845 poiché l'elevato contenuto di silicio accelera l'incrudimento; si consigliano utensili in metallo duro e velocità ridotte. La saldatura di entrambi i gradi viene effettuata con materiali di apporto altolegati del tipo 310, basso apporto di calore e controllo degli interpass per evitare cricche a caldo; L'1.4841 necessita di un controllo di preriscaldamento e interpass più rigoroso a causa del suo livello di silicio.. 1.4845 è il grado più tollerante per componenti saldati e formati ed è preferito laddove la complessità di fabbricazione è elevata. Il trattamento termico post-saldatura non è generalmente richiesto per nessuno dei due gradi.

Guida alla selezione

Scegliere 1.4841 quando il componente è sottoposto a ripetuti cicli termici, richiede una scala ben aderente e la fabbricazione è semplice, ad esempio rulli del forno, ugelli del bruciatore e parti del sistema di scarico. Scegliere 1.4845 quando il componente è saldato o formato a freddo, quando l'assemblaggio è di grandi dimensioni o quando è importante la massima stabilità microstrutturale a temperature elevate e continue, ad esempio interni di caldaie, camere di combustione e gruppi di tubi radianti. Quando sono presenti cloruri o acqua di mare, passare a un grado inossidabile legato al molibdeno- e non fare affidamento su questa famiglia.

Domande frequenti

1.4841 e 1.4845 sono uguali a 310 e 310S?

Sono le controparti EN della famiglia ASTM 310: 1.4841 si avvicina a UNS S31000 (310) e 1.4845 si avvicina a UNS S31008 (310S). I limiti EN e ASTM differiscono leggermente, quindi utilizzare lo standard specificato nell'ordine di acquisto.

1.4845 contiene molibdeno?

No. Né 1.4845 né 1.4841 elencano il molibdeno come aggiunta intenzionale alla lega. La loro resistenza alle alte-temperature è dovuta al cromo, al nichel e al silicio; non aspettatevi una resistenza alla vaiolatura da cloruro paragonabile a quella dei gradi per cuscinetti in molibdeno.

Quale grado resiste a temperature più elevate in servizio continuo?

1.4845 è tipicamente classificato per un servizio continuo vicino a 1050 C, mentre 1.4841 è comunemente usato intorno a 1000 C con picchi verso 1100 C. Il fattore limitante è solitamente il comportamento alla deformazione e alla scheggiatura delle incrostazioni sotto l'atmosfera e lo stress reali, quindi le classificazioni dovrebbero essere trattate come linee guida piuttosto che come limiti assoluti.

Questi gradi possono essere saldati?

SÌ. L'uso di metallo d'apporto di tipo 310-con un basso apporto di calore e una temperatura di interpass controllata. 1.4841 richiede un controllo più rigoroso perché il suo contenuto di silicio più elevato aumenta la sensibilità-alla cracking a caldo. Normalmente non è richiesto il trattamento termico post-saldatura.

1.4841 o 1.4845 possono sostituire 316L nel servizio con cloruro?

No. Entrambi i gradi sono privi di molibdeno e presentano una resistenza limitata alla vaiolatura in ambienti contenenti cloruro. Per il servizio con acqua di mare o cloruro, specificare invece il grado 316L, 317L o un grado super-austenitico al 6% Mo.

Come faccio a decidere tra 1.4841 e 1.4845 per le parti del forno?

Utilizzare 1.4841 per parti semplici fuse o forgiate esposte a cicli termici dove l'adesione delle incrostazioni è importante. Utilizzare 1.4845 per assemblaggi saldati, strutture di grandi dimensioni e applicazioni in cui il basso contenuto di carbonio migliora la saldabilità e la stabilità microstrutturale a lungo-termine.