Effetti di composizione sulla permeabilità magnetica degli acciai inossidabili austenitici

Introduzione

Gli acciai inossidabili austenitici sono generalmente non magnetici con permeabilità magnetiche di circa 1,0. Permeabilità superiori a 1,0 sono associate alla quantità di fasi di ferrite o martensite presenti nell'acciaio 'austenitico' e quindi dipendono da:

• composizione chimica

• Condizioni di lavoro a freddo e di trattamento termico

Questo articolo discute gli effetti della composizione.

Effetti di composizione

I gradi 304 (1.4301), 321 (1.4541) e 316 (1.4401) hanno composizioni 'bilanciate' per consentire loro di essere facilmente saldabili. Ciò si ottiene garantendo che nella loro normale condizione ricotti (ammorbidita) contenga un po 'di percento della ferrite delta, . ciò si traduce in permeabilità leggermente superiore a 1,0.

Le aggiunte di nichel e azoto promuovono e stabilizzano la fase di austenite, mentre il molibdeno, il titanio e il niobio stabilizzano la ferrite.

Gli acciai inossidabili austenitici permeabilità più bassi sono quindi i tipi da 304Ln (1.4311) e 316LN (1.4406) o i tipi ad alto nichel 310 (1.4845) e 305 (1.4303).

Al contrario, sono previste permeabilità più elevate in gradi come 301 (1.4310), 321 (1.4541) e 347 (1.4550), con contenuti di nichel inferiori o aggiunte di titanio o niobio, che sono potenti elementi di stabilizzazione della ferrite.

Durante la saldatura di questi acciai, si verificano cambiamenti strutturali. Parte dell'austenite nel materiale genitore può trasformarsi in ferrite delta ad alte temperature e al raffreddamento questo è parzialmente trattenuto a temperatura ambiente. Le aste di riempimento e i fili di saldatura sono generalmente 'sovraccarichi' per prevenire la diluizione nella zona di fusione, ma soprattutto sono bilanciati per avere livelli di ferrite deliberatamente alti del 5% o talvolta il 10%, per ridurre al minimo il rischio di crack a caldo durante la saldatura.

Di conseguenza la permeabilità del metallo nella saldatura e la zona di calore circostante può essere significativamente più alta rispetto al materiale genitore originale. Effetti simili possono verificarsi in seguito al plasma o al taglio della fiamma di acciai inossidabili austenitici.

In generale, i getti hanno composizioni con un pregiudizio verso la ferrite rispetto ai gradi battuti e di conseguenza saranno più magnetici.

Effetto del lavoro a freddo e della temperatura sulla formazione di martensite

La trasformazione dell'austenite in martensite può essere attivata dal lavoro a freddo o dall'effetto di basse temperature. La stabilità di un acciaio austenitico a tale trasformazione viene misurata usando la ₃₀ temperatura MD. Questo è definito come la temperatura alla quale il 50% dell'austenite originariamente presente verrà trasformato in martensite se sottoposto a una tensione vera fredda di 0,30. Si tratta di una tensione ingegneristica di circa il 35%. La formula per calcolare questa temperatura è stata prima proposta da Angel e successivamente modificata per tenere conto della dimensione del grano.

MD30 = 551 - 462 (C + N) - 9.2Si - 8.1mn - 13.7Cr - 29 (Ni + Cu) - 18,5mo - 68NB - 1,42 (dimensione del grano ASTM - 8)

Si noterà che tutti gli elementi contribuiscono alla stabilizzazione dell'austenite alla trasformazione di martensite. La tabella seguente fornisce un valore approssimativo per alcuni comuni acciai austenitici:

Tipo di acciaio	MD 30 (DEG C)
1.4310 (301)	+20
1.4372 (201)	+20
1.4301 (304)	-20
1.4307 (304L)	-30
1.4311 (304LN)	-80

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