Ricottura di solubilizzazione dell'acciaio inossidabile: scopo, temperature e la trappola della sensibilizzazione

Cosa fa il trattamento

Ricottura di solubilizzazione (detta anche trattamento di solubilizzazione) riscalda l'acciaio inossidabile a una temperatura sufficientemente alta da dissolvere i carburi di cromo e omogeneizzare la struttura, quindi lo raffredda abbastanza rapidamente da mantenere tali carburi in soluzione. È il trattamento correttivo standard dopo saldatura, lavorazione a caldo o forte lavorazione a freddo su gradi austenitici e duplex, e ripristina la resistenza alla corrosione descritta nel certificato di collaudo.

Intervalli di temperatura

Gli intervalli esatti sono indicati nelle norme di prodotto, ma le finestre operative ampiamente utilizzate sono approssimativamente:

Famiglia	Intervallo tipico di ricottura di solubilizzazione	Raffreddamento
304 / 304L	circa 1040–1120 °C	Tempra in acqua o aria rapida
316 / 316L	circa 1040–1120 °C	Tempra in acqua o aria rapida
Duplex 2205	circa 1020–1100 °C	Tempra in acqua
Super duplex 2507	circa 1050–1125 °C	Tempra in acqua

Per i gradi duplex la finestra è vincolata da entrambi i lati: una temperatura troppo bassa lascia indissolte fasi intermetalliche e nitruri dannosi, una temperatura troppo alta sposta l'equilibrio ferrite/austenite verso un eccesso di ferrite. Le sezioni sottili possono raffreddarsi in aria; le sezioni spesse e la maggior parte dei lavori su duplex vengono temprate in acqua.

La finestra di sensibilizzazione

La trappola si trova durante il raffreddamento. Tra circa 450 °C e 850 °C, nei gradi austenitici a tenore standard di carbonio precipitano ai bordi di grano carburi ricchi di cromo, impoverendo di cromo il metallo adiacente e distruggendo la resistenza locale alla corrosione — sensibilizzazione. Un manufatto saldato sensibilizzato può cedere in servizio per attacco intergranulare che il metallo base sopporterebbe senza problemi.

Difese, nell'ordine in cui le applica l'industria:

1. Raffreddare rapidamente attraverso la finestra — l'intero scopo della tempra dopo la ricottura di solubilizzazione.
2. Utilizzare gradi a basso carbonio "L" (304L, 316L) per costruzioni saldate che non saranno sottoposte a ricottura di solubilizzazione — meno carbonio significa formazione di carburi molto più lenta.
3. Utilizzare gradi stabilizzati (321 con titanio, 347 con niobio) in cui il carbonio è legato in carburi innocui.

Cosa non è

La ricottura di solubilizzazione non è un trattamento di distensione: a queste temperature l'acciaio ricristallizza completamente e si addolcisce, e per i gradi duplex il tempo di mantenimento e il ritardo di tempra sono variabili metallurgiche, non comodità operative. È inoltre sensibile all'atmosfera del forno — scaglia e contaminazione superficiale carburata o nitrurata devono essere controllate o rimosse successivamente, e prima della messa in servizio corrosiva segue tipicamente decapaggio/passivazione.

Condizione di fornitura e realtà di fabbricazione

Lamiere, barre e tubi vengono normalmente forniti già ricotti in solubilizzazione dal produttore — è la condizione a cui si riferiscono le proprietà meccaniche e le prestazioni di corrosione descritte nella norma. Il trattamento diventa un problema del fabbricante quando saldatura, formatura a caldo o forte formatura a freddo hanno alterato la struttura e l'apparecchiatura è sufficientemente critica da giustificare un ritrattamento completo. Su grandi recipienti si tratta di un'operazione importante (riscaldamento uniforme dell'intero pezzo, seguito da una tempra realmente rapida), ed è esattamente per questo che esistono i gradi L e i gradi stabilizzati: consentono alla maggior parte delle costruzioni saldate di entrare in servizio allo stato saldato, riservando la ricottura di solubilizzazione ai casi — servizio corrosivo severo, sezioni spesse, specifiche rigorose — in cui nient'altro ripristina le proprietà complete.