L’AISI 316 è un acciaio inossidabile austenitico utilizzato per la fabbricazione di componenti nei settori alimentare, chimico, marino e medico, grazie alla sua notevole resistenza alla corrosione, alla buona duttilità, alla buona lavorabilità e alla flessibilità. Se state cercando componenti resistenti alla corrosione per il vostro progetto, leggete attentamente questa guida completa sull’acciaio inossidabile AISI 316 per comprenderne la composizione chimica, le proprietà e le applicazioni.
Che cos'è il materiale AISI 316?
L’AISI 316, uno degli acciai inossidabili austenitici contenente molibdeno, è noto per la sua eccellente resistenza alla corrosione e si comporta particolarmente bene in ambienti con cloruri e altri agenti chimici industriali. Presenta inoltre una buona resistenza meccanica e duttilità, rendendolo adatto alla realizzazione di componenti piegati. In genere, l’AISI 316 viene impiegato per la produzione di elementi che richiedono resistenza al sale o all’ossidazione ad alte temperature.
Qual è un altro nome per l'AISI 316?
L’AISI 316 è anche chiamato acciaio inossidabile 18/10 oppure acciaio cromo-nichel-molibdeno, in base alla sua composizione chimica o agli elementi presenti nella lega. Contiene il 18% di cromo e il 10% di nichel. Inoltre, nelle applicazioni ingegneristiche pratiche, viene definito acciaio inossidabile di grado marino o acciaio inossidabile 316.
A quale materiale corrisponde l'AISI 316?
In diversi paesi e secondo i vari sistemi standard industriali, l’AISI 316 possiede molteplici denominazioni corrispondenti. Tra i materiali equivalenti figurano:
- UNS S31600: Sistema di Numerazione Unificato
- EN 1.4401: Norma europea
- SUS 316: Norma industriale giapponese
- X5CrNiMo17-12-2: designazione tedesca/europea
- 06Cr17Ni12Mo2: norma cinese
Questi materiali presentano una composizione chimica simile e caratteristiche e funzioni quasi identiche; pertanto possono essere impiegati per le stesse applicazioni.
Composizione chimica dell'AISI 316
La composizione chimica dell’acciaio inossidabile AISI 316 determina la sua resistenza alle cricche, la resistenza alla corrosione e il comportamento all’incrudimento durante le lavorazioni di piegatura. La tabella sottostante riporta i principali elementi chimici e le loro percentuali (secondo la norma ASTM A240).
| Elemento | Peso (%) |
| Carbonio (C) | ≤ 0,08 |
| Silicio (Si) | ≤ 1,00 |
| Manganese (Mn) | ≤ 2,00 |
| Fosforo (P) | ≤ 0,045 |
| Zolfo (S) | ≤ 0,030 |
| Cromo (Cr) | 16,0 – 18,0 |
| Nichel (Ni) | 10,0 – 14,0 |
| Molibdeno (Mo) | 2,00 – 3,00 |
| Ferro (Fe) | Equilibrio |
Il molibdeno è l’elemento chiave che distingue l’AISI 316 dal 403; esso migliora direttamente la resistenza alla corrosione sotto sollecitazioni di flessione. Il contenuto di nichel, pari al 10–14%, garantisce una microstruttura austenitica stabile nell’acciaio 316, favorendo una maggiore plasticità durante la piegatura.
Resistenza alla corrosione
Il cromo consente all’acciaio inossidabile 18/10 di formare sulla superficie una densa pellicola passiva, proteggendo dall’erosione. In ambienti ricchi di ioni cloruro, il molibdeno riduce il tasso di danneggiamento locale delle pellicole passivanti e aumenta il potenziale di pitting. Per quanto riguarda pezzi piegati in acciaio inossidabile 316, si raccomanda un trattamento di decapaggio acido o di passivazione per ripristinare l’integrità della pellicola passivante.
Resistenza all’ossidazione
La resistenza all’ossidazione dell’acciaio inossidabile AISI 316 dipende dal cromo e dal nichel. Il cromo forma uno strato continuo di ossido Cr2O3 a temperature elevate, impedendo la diffusione dell’ossigeno nella matrice del materiale. In alcuni casi, l’AISI 316 mantiene una buona resistenza all’ossidazione fino a temperature inferiori a 870 °C.
Comportamento di passivazione
L’acciaio inossidabile AISI 316 può sviluppare una pellicola di ossido ricca di cromo, dello spessore di 2–5 nanometri. Durante la lavorazione, la tecnica di piegatura può facilmente distruggere questa pellicola passiva originaria. Pertanto, i componenti in acciaio inossidabile 316 destinati a resistere alla corrosione richiedono un processo di passivazione, e il tempo di decapaggio deve essere accuratamente controllato per evitare una corrosione eccessiva.
Proprietà fisiche dell'AISI 316
Le proprietà fisiche determinano la conducibilità termica, la dilatazione termica e le prestazioni magnetiche dell’acciaio inossidabile 316 durante la lavorazione. Questi parametri possono influenzare direttamente il processo di piegatura e le dimensioni dei componenti in acciaio inossidabile 316.
Conducibilità termica
A temperatura ambiente, l’AISI 316 presenta una conducibilità termica di circa 15 W/(m·K), significativamente inferiore rispetto all’acciaio al carbonio. Questa caratteristica implica che l’acciaio inossidabile 316 possiede una scarsa conducibilità termica; di conseguenza, durante la piegatura a caldo, il calore tende a disperdersi con difficoltà. Pertanto, durante la piegatura a caldo dell’acciaio inossidabile 316, è necessario controllare la velocità di riscaldamento e la zona di riscaldamento per evitare la formazione di cricche.
Coefficiente di espansione termica
Il coefficiente di espansione lineare dell’acciaio inossidabile AISI 316 è pari a 16,5 × 10⁻⁶ /°C, valore notevolmente più elevato rispetto a quello dell’acciaio al carbonio e degli acciai inossidabili ferritici e al carbonio.
Proprietà magnetiche
L’acciaio inossidabile AISI 316 è non magnetico. Grazie all’elevato contenuto di nichel, presenta una struttura cristallina cubica a facce centrate (FCC) stabile. In tale struttura, gli atomi metallici e gli elettroni non si dispongono in modo da generare un campo magnetico, rendendo così l’acciaio inossidabile 316 paramagnetico.
Proprietà meccaniche dell'AISI 316
Le proprietà meccaniche sono fondamentali per la fabbricazione dei componenti in AISI 316. Esaminiamo qui le sue caratteristiche meccaniche e i relativi effetti.
Limite di snervamento
Nello stato ricotto, il limite di snervamento tipico dell’AISI 316 è compreso tra 205 e 240 MPa, un valore relativamente basso. Ciò significa che il materiale 316 tende facilmente a entrare nella fase di deformazione plastica, favorendo così la formatura mediante piegatura. Tuttavia, nella pratica manifatturiera, il processo di piegatura può indurre nell’acciaio inossidabile 316 un comportamento di incrudimento.
Resistenza a trazione
La resistenza alla trazione dell’AISI 316 è generalmente compresa tra 515 e 620 MPa. Durante la piegatura, lo sforzo di trazione sulla superficie esterna dell’acciaio inossidabile 316 non deve superare il suo limite di resistenza alla trazione; in caso contrario, il materiale potrebbe subire fratture. Per evitare questo rischio, è possibile ottimizzare la progettazione dei componenti, ad esempio determinando il Raggio minimo di piegatura.
Allungamento
In condizione ricotta, l’allungamento minimo dell’acciaio inossidabile 316 è di circa 40–50%, e la gamma comune si colloca tra il 40% e il 50%. È evidente che l’acciaio inossidabile 316 possiede un’elevata duttilità, il che consente una notevole deformazione prima della rottura. Per questo motivo, l’acciaio 316 risulta particolarmente adatto alla piegatura, alla formatura e alla stampaggio profondo.
Durezza
La durezza tipica dell’AISI ricotto è compresa tra 150 e 220 HB o HRB. Questa durezza relativamente bassa facilita la formatura dello stampo e riduce l’usura degli utensili. Tuttavia, dopo la piegatura della lamiera, l’incrudimento locale può portare a un aumento della durezza (300–400 HRB). Tale durezza accelera l’usura degli utensili durante la lavorazione dell’AISI 316. Pertanto, per i componenti che richiedono sia piegatura sia lavorazione, è opportuno utilizzare utensili in lega dura per ridurre la velocità di taglio.
Modulo di elasticità
Il modulo di elasticità dell’AISI 316 è di circa 193 GPa, valore molto simile a quello dell’acciaio al carbonio. Il modulo di elasticità rappresenta il parametro chiave per il calcolo del ritorno elastico.
Perché scegliere l’AISI 316 per la fabbricazione di componenti?
Scegliere l’acciaio inossidabile AISI 316 per la produzione di componenti piegati grazie alla sua resistenza alla corrosione, alla sua robustezza meccanica e alla sua piegabilità. Rispetto all’AISI 304, il maggiore contenuto di molibdeno nell’acciaio inossidabile 316 ne prolunga la durata d’uso in ambienti salini e acidi. Inoltre, l’eccellente saldabilità rende più agevoli le connessioni tra i componenti in acciaio inossidabile 316 e altri elementi. Pertanto, l’acciaio inossidabile AISI 316 costituisce il materiale ideale per la realizzazione di apparecchiature chimiche, componenti marini e dispositivi medici.
L'acciaio inossidabile 316 è piegabile?
Sì, l’AISI 316 presenta un’eccellente formabilità a freddo. Grazie alla sua elevata allungamento, l’acciaio inossidabile 316 può essere piegato sotto forma di lamiere, barre e tubi a temperatura ambiente. Richiede una forza di piegatura maggiore poiché il suo tasso di incrudimento è superiore rispetto all’acciaio inox 304.
Come piegare le parti in acciaio inossidabile AISI 316?
Piegare l’AISI 316 seguendo queste linee guida:
- Calcolo del raggio minimo di piegatura
Il raggio di curvatura dovrebbe essere pari a 1,5–2,0 volte lo spessore della lamiera (t).
- Compensazione del ritorno elastico
Il ritorno elastico va determinato mediante prove di piegatura, sulla base del limite di snervamento e del modulo di elasticità dell’acciaio inossidabile 316.
- Selezione degli utensili
In generale, la larghezza dell’apertura dello stampo a V è pari a 6–8 volte lo spessore della lamiera, mentre il raggio del punzone deve corrispondere al raggio interno di piegatura desiderato.
- Controllo della velocità di piegatura
Si consiglia una velocità di piegatura moderata (10–30 mm/s) per evitare carichi d’urto ad alta velocità.
Per cosa viene utilizzato l'AISI 316?
L’AISI 316 è ampiamente impiegato nella fabbricazione di componenti destinati a essere esposti a ambienti corrosivi. Può essere utilizzato per realizzare elementi strutturali ad alta precisione e altamente resistenti alla corrosione. Di seguito sono riportate le sue applicazioni tipiche.
Componenti alimentari
- Cassette in lamiera
- Involucri
- Serbatoi e contenitori
Componenti medicali
- Alloggiamenti per strumenti
- Vassoi
- Contenitori per la sterilizzazione
Componenti marini
- Pannelli
- Coperture
- Staffe
Componenti per attrezzature chimiche
- Piastre filtranti
- Piastre per scambiatori di calore
- Deflettori di precisione
Considerazioni durante la piegatura della lamiera in AISI 316
Durante la piegatura della lamiera in AISI 316, è necessario tenere conto del ritorno elastico, del raggio di curvatura e dello spessore delle lamiere, al fine di garantire la precisione dimensionale e costi ragionevoli.
Rimbalzo elastico
Springback is the most important phenomenon requiring compensation in AISI 316 bending. The yield strength of AISI 316 is 205-240 Mpa, and modulus of elasticity is 193 Gpa, so the theoretical elastic recovery strain ranges from 0.00106-0.00124 mm/mm.
I metodi di compensazione ingegneristica includono:
- Piegatura eccessiva
- Formatura a fondo
- Piegatura per trazione
Raggio minimo di piegatura
Per raggio minimo di piegatura si intende il valore più piccolo consentito del raggio interno di piegatura, senza provocare fessurazioni sulla superficie. Per quanto riguarda la lamiera in AISI 316, il raggio minimo di piegatura raccomandato è:
- Quando t≤3mm, Rmin ≈ 1,0 t;
- Quando 3mm≤t≤6mm, Rmin≈ 1,5 t;
- Quando t≥6mm, Rmin≈ 2,0 t;
Se il raggio di piegatura è troppo piccolo, possono verificarsi microfessurazioni o fratture.
Spessore della lamiera
Lo spessore delle lamiere in acciaio inossidabile 316 può influenzare direttamente la forza di piegatura, la scelta dello stampo e la qualità della piegatura. Ad esempio, la forza di piegatura necessaria per una lamiera AISI 316 spessa 4 mm è quattro volte superiore rispetto a quella richiesta per una lamiera spessa 2 mm. Inoltre, le variazioni nella tolleranza dello spessore possono causare fluttuazioni nella rimanenza elastica durante la piegatura.
Conclusione
Per gli ingegneri, l’AISI 316 è un acciaio inossidabile austenitico noto per la sua incomparabile resistenza alla corrosione, grazie agli elementi chimici di nichel (Ni) e molibdeno (Mo), che garantiscono l’affidabilità delle componenti nelle industrie marittima, chimica, alimentare e nei dispositivi medici. Inoltre, è adatto alla piegatura grazie alla sua ottima piegabilità. Il servizio di lavorazione mediante piegatura di Tuofa può aiutarti a realizzare componenti in acciaio inox con elevata precisione e superficie liscia.
FAQ
È più facile piegare l'acciaio 304 o l'acciaio 316?
L’acciaio inossidabile 304 è più facile da piegare perché presenta un tasso di incrudimento inferiore, un allungamento maggiore e una resistenza allo snervamento relativamente bassa. Per questo motivo, piegare l’acciaio inossidabile 304 richiede una forza di piegatura minore e un angolo di rimanenza elastica più ridotto.
Qual è l’acciaio inossidabile migliore per la piegatura?
Per quanto riguarda la piegatura a freddo, gli acciai AISI 304 o 430 sono facili da piegare. Tuttavia, se è necessaria un’eccellente resistenza alla corrosione, l’acciaio inossidabile 316 rappresenta la scelta migliore. Per piegature complesse, si possono scegliere gli acciai 316L o 317L, che presentano un tasso di incrudimento più basso e una migliore plasticità. Gli acciai inossidabili martensitici, in generale, non sono consigliati per la piegatura.
Che cos'è una staffa in acciaio inossidabile?
La staffa in acciaio inossidabile è un componente strutturale realizzato mediante processi di piegatura, stampaggio o saldatura. Viene impiegata per fissare, sostenere o collegare altre parti lavorate. Tra i tipi specifici di staffe figurano componenti piegati a forma di L, U e Z. Le staffe in acciaio inossidabile AISI 316 sono ampiamente utilizzate in apparecchiature marine e chimiche grazie alla loro elevata resistenza meccanica e alla capacità di resistere alla corrosione.