L'acciaio inossidabile tipo 304 offre una migliore resistenza alla corrosione e saldabilità, mentre il 302 offre una maggiore resistenza per applicazioni come molle e dispositivi di fissaggio. Se lavorate con attrezzature alimentari, eseguite saldature intensive o necessitate di resistenza alla corrosione per uso generico, scegliete il 304. Se avete bisogno di fili ad alta resistenza, molle o componenti lavorati a freddo con saldature minime, scegliete il 302.
La differenza sta nel contenuto di carbonio. Il 302 contiene fino allo 0.15% di carbonio, il che gli conferisce maggiore resistenza ma lo rende soggetto a sensibilizzazione da saldatura. Il 304 è stato sviluppato come miglioramento a basso tenore di carbonio (0.08% di carbonio massimo) che sacrifica un po' di resistenza in cambio di una migliore resistenza alla corrosione e di una fabbricazione più semplice.
| elemento | AISI 302 (% in peso) | AISI 304 (% in peso) |
|---|---|---|
| Carbonio (C) | ≤ 0.15 | ≤ 0.08 |
| Cromo (Cr) | 17.0-19.0 | 18.0-20.0 |
| Nichel (Ni) | 8.0-10.0 | 8.0-10.5 |
| Manganese (Mn) | ≤ 2.00 | ≤ 2.00 |
| Silicone (Si) | ≤ 1.00 | ≤ 0.75 |
| Fosforo (P) | ≤ 0.045 | ≤ 0.045 |
| Zolfo (S) | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| Azoto (N) | Non specificato | ≤ 0.10 |
Entrambe sono leghe austenitiche 18-8, ovvero contengono circa il 18% di cromo e l'8% di nichel. Il cromo forma uno strato di ossido protettivo che previene la ruggine. Il nichel stabilizza la struttura austenitica, conferendo a entrambi i gradi proprietà amagnetiche e tenacità fino a -196 °C (temperatura dell'azoto liquido).
Il tenore di cromo leggermente più elevato del 304 (18-20% contro 17-19%) ne aumenta la resistenza alla corrosione. Il contenuto inferiore di carbonio impedisce la precipitazione di carburi di cromo durante la saldatura, motivo per cui il 304 è diventato il grado preferito per la maggior parte delle applicazioni.
Il 302 offre una maggiore resistenza. Allo stato ricotto, il 302 raggiunge una resistenza a trazione minima di 585 MPa, rispetto ai 515 MPa del 304. Il limite di snervamento segue lo stesso andamento: 240 MPa per il 302 contro 205 MPa per il 304.
Questo vantaggio di resistenza deriva dal carbonio. Gli atomi di carbonio nel reticolo dell'acciaio creano ostacoli che impediscono il movimento delle dislocazioni, rendendo il materiale più duro e resistente. Se lavorato a freddo, il 302 può raggiungere resistenze alla trazione superiori a 1500 MPa nelle applicazioni di filo per molle.
Il 304 sacrifica una parte della resistenza meccanica in favore di un migliore comportamento alla corrosione. Il minor contenuto di carbonio riduce il rischio di sensibilizzazione, un fenomeno in cui il cromo si combina con il carbonio ai bordi dei grani durante il riscaldamento (intervallo 450-850 °C). Questo impoverisce il cromo in prossimità dei bordi, creando percorsi di attacco corrosivo.
Ecco come si confrontano dal punto di vista meccanico:
| Proprietà (ricotto) | 302 inossidabile | 304 inossidabile |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione | ≈ 585 MPa (min) | ≈ 515 MPa (min) |
| Resa di snervamento (0.2%) | ≈ 240 MPa (min) | ≈ 205 MPa (min) |
| Allungamento a rottura | ~ 50-60% | ~ 40% |
| Durezza (Rockwell B) | ≤ 92 HRB (max) | ≤ 92 HRB (max) |
I vantaggi del 304 in termini di resistenza alla corrosione si manifestano in condizioni reali. Il 302 e il 304 non saldati offrono prestazioni simili in ambienti miti come l'aria interna o l'acqua dolce. La differenza emerge in tre scenari: dopo la saldatura, in condizioni acide e durante l'esposizione prolungata a umidità o sostanze chimiche.
Se si salda il 302 senza ricottura post-saldatura, la zona interessata dal calore diventa vulnerabile alla corrosione intergranulare. Il 304 è meno soggetto a questo problema, mentre il 304L (con ≤0.03% di carbonio) lo elimina praticamente.
Il 304 eccelle in formabilità. È possibile stamparlo in forme complesse, imbutirlo per realizzare lavelli o pentole e laminarlo in pannelli architettonici curvi. Il basso contenuto di carbonio fa sì che il 304 incrudisca più gradualmente, consentendo operazioni di formatura più severe prima di richiedere ricotture intermedie.
Il 302 può essere lavorato, ma l'elevato contenuto di carbonio ne accelera l'incrudimento. Questo è vantaggioso quando si desidera che il pezzo stampato acquisisca resistenza, ma è problematico per forme complesse che richiedono più fasi di formatura. Le operazioni di imbutitura profonda o le piegature estreme possono causare crepe nel 302, laddove il 304 potrebbe avere successo.
Il 304 è facilmente saldabile con tutti i metodi comuni: TIG, MIG, saldatura a elettrodo e saldatura a resistenza. Utilizzare il metallo d'apporto 308L per la maggior parte delle applicazioni. Le saldature mantengono la stessa resistenza alla corrosione del metallo base senza bisogno di trattamenti post-saldatura.
Il 302 richiede maggiore attenzione durante la saldatura. Utilizzare metallo d'apporto 308L (a basso tenore di carbonio) per ridurre al minimo la sensibilizzazione. Dopo la saldatura, valutare la ricottura post-saldatura per sciogliere eventuali carburi di cromo formatisi e ripristinare la piena resistenza alla corrosione della zona di saldatura.
Senza ricottura post-saldatura, le saldature in 302 potrebbero presentare una resistenza alla corrosione ridotta rispetto al metallo base. Evitare la saldatura ossiacetilenica con 302 perché l'assorbimento di carbonio dalla fiamma peggiora la sensibilizzazione.
Entrambi i gradi hanno lavorazioni simili, il che significa che sono entrambi impegnativi. La lavorabilità sia per il 302 che per il 304 è di circa il 45-50%, rispetto al 100% dell'acciaio 1212 lavorabile ad alta velocità. Ciò significa che taglierete più lentamente, applicherete una forza di taglio maggiore e sostituirete gli utensili più frequentemente rispetto alla lavorazione dell'acciaio al carbonio.
Il 304 è leggermente più facile da lavorare del 302 perché è più tenero (contenuto di carbonio inferiore). Tuttavia, la differenza è marginale: gli operatori di solito non fanno distinzioni tra i due. Se la lavorabilità è fondamentale per la vostra applicazione, specificate invece il 303, che contiene zolfo aggiunto specificamente per migliorare la formazione del truciolo.
Sia il 302 che il 304 gestiscono temperature elevate in modo simile. Possono funzionare ininterrottamente a temperature fino a 870 °C (1600 °F) e a intermittenza fino a 925 °C (1700 °F) senza eccessive incrostazioni.
Una nota importante: se i componenti saranno riscaldati a temperature comprese tra 450 e 870 °C e poi esposti ad ambienti corrosivi, utilizzare 304 o 304L. Questo intervallo di temperatura favorisce la precipitazione di carburi nel 302, che può successivamente corrodersi.
Entrambi i gradi mantengono la loro tenacità a temperature criogeniche. A differenza degli acciai al carbonio che diventano fragili al di sotto dello zero, gli acciai inossidabili austenitici mantengono la loro duttilità fino alla temperatura dell'azoto liquido (-196 °C).
I costi delle materie prime per 302 e 304 sono pressoché identici. Entrambi contengono quantità simili di cromo e nichel, i costosi elementi di lega. La leggera differenza nel contenuto di carbonio (che è poco costoso) non influisce sul prezzo del materiale.
La disponibilità racconta una storia diversa. Il 304 è disponibile presso praticamente tutti i fornitori di metalli in ogni forma di prodotto: lamiere, piastre, barre, fili, tubi, condotte e getti. È possibile recarsi nella maggior parte dei magazzini di metalli e acquistare il 304 nelle dimensioni più comuni direttamente a scaffale.
Il 302 richiede un maggiore impegno per l'approvvigionamento. I produttori di filo per molle hanno a magazzino il 302 perché è il materiale preferito per quell'applicazione. Tuttavia, lamiere, piastre o profilati strutturali in 302 potrebbero richiedere il contatto con fornitori specializzati o tempi di consegna più lunghi.
Scegli 304 se avete bisogno:
Scegli 302 se avete bisogno:
In caso di dubbio, scegli 304È l'opzione più sicura e versatile che copre una gamma più ampia di applicazioni. La saldabilità migliorata e la resistenza alla corrosione prevengono problemi in futuro, e la disponibilità universale consente di risparmiare tempo negli approvvigionamenti.
