L’austenitico al manganese che porta la sigla AISI 202
L’AISI 202 è un acciaio inossidabile austenitico della serie 200, quella in cui parte del nichel è sostituita da manganese e azoto. Ha la stessa struttura cubica a facce centrate dei gradi 18/8, la stessa assenza di risposta al magnete allo stato ricotto e la stessa impossibilità di indurirsi per tempra. A cambiare è il modo in cui quella struttura viene tenuta ferma fino a temperatura ambiente.
Le composizioni pubblicate lo collocano attorno al 17-19% di cromo, al 7,5-10% di manganese e al 4-6% di nichel, con carbonio entro lo 0,15%, azoto entro lo 0,25%, silicio entro l’1% e i consueti tetti di traccia su fosforo e zolfo, rispettivamente 0,060 e 0,030%. Il manganese, che in un austenitico al nichel non supera il 2%, è qui il terzo elemento della lega dopo ferro e cromo, e da lì viene il nome corrente di inossidabile al cromo-manganese.
Il conto che ha creato la serie 200: nichel contro manganese
Il nichel è l’elemento costoso degli acciai inossidabili, e il suo prezzo si muove per conto proprio rispetto a quello del ferro e del cromo: nei listini dei laminati compare come extra di lega, una voce che cambia di mese in mese. Ogni punto di nichel risparmiato esce dal costo del rotolo, e su un materiale venduto a tonnellate la differenza pesa.
Le prime prove di sostituzione risalgono agli anni Trenta, ma la spinta decisiva arrivò quando il nichel fu riservato agli usi militari durante la guerra di Corea; i gradi 201 e 202 ricevettero la sigla americana verso la metà degli anni Cinquanta. Il meccanismo è quello già descritto: il manganese da solo stabilizza poco l’austenite, però aumenta la quantità di azoto che il metallo riesce a tenere in soluzione, e l’azoto è un austenitizzante forte che per giunta alza il carico di snervamento. Manganese e azoto insieme fanno il lavoro che nella serie 300 fa il nichel.
AISI 202 e AISI 304, elemento per elemento
Il confronto è più chiaro messo in colonna. Prendendo le composizioni indicative dei due gradi corrispondenti nella designazione europea, 1.4373 per il 202 e 1.4301 per il 304:
- cromo: circa 18% in entrambi, quindi la riserva di elemento passivante parte dallo stesso livello;
- nichel: circa 5% contro circa 8%;
- manganese: circa 8,5% contro un massimo del 2,00%;
- azoto: fino allo 0,25% contro un massimo dello 0,11%;
- carbonio: fino allo 0,15% contro un massimo dello 0,07%.
Il cromo uguale è il dato che sorprende chi si aspetta un materiale scadente. Le differenze vere stanno altrove: nel carbonio più che doppio, che espone il grado alla precipitazione di carburi di cromo ai bordi dei grani dopo un riscaldo prolungato, e nell’azoto, che ne alza la resistenza meccanica sopra quella del corrispondente al nichel.
Dove si trova un AISI 202
Fuori dall’ambito sanitario il grado compare in container da trasporto, pali di illuminazione, fascette e reggette, e sul mercato americano anche in vagoni ferroviari, pentolame, attrezzature per cucine collettive e cestelli di lavatrice. La logica è sempre la stessa: superfici estese in ambiente poco aggressivo, dove il costo del materiale pesa più della prestazione di punta.
In ospedale sta nel contenitorame e nell’arredo di reparto: bacinelle reniformi, capsule e vassoi portastrumenti, carrelli portacatino e portabiancheria, aste portaflebo. Sono oggetti lavati, disinfettati e passati in autoclave per anni, che non devono mai tagliare né trattenere un filo. Fra gli strumenti taglienti non lo si incontra, per la ragione che vale per tutti gli austenitici: non prende la tempra, e la durezza gli può arrivare soltanto dalla deformazione a freddo.
Resistenza, incrudimento e il limite sui cloruri
Allo stato ricotto le tabelle danno per questo grado una resistenza a trazione intorno a 515 MPa, uno snervamento intorno a 275 MPa, un allungamento a rottura del 40% e un modulo elastico di 207 GPa. Sono valori un poco sopra quelli abituali dei corrispondenti al nichel, e l’azoto ne è la causa.
Il seguito è meno comodo. La serie 200 incrudisce più in fretta della serie 300, tanto che il grado gemello 1.4372 arriva a 1500 MPa da lavorato a freddo; proprio quella durezza acquisita rende più difficili imbutitura e formatura profonda, e su un pezzo tirato troppo la cricca può comparire a lavorazione conclusa. Sulla corrosione la distinzione da fare è netta: per i gradi consolidati, con nichel intorno al 4-5%, le prove di vaiolatura, nebbia salina ed esposizione prolungata danno risultati vicini a quelli del 304. Il limite si vede nelle acque anche poco clorurate a temperatura superiore a quella ambiente, dove contro vaiolatura e corrosione interstiziale servono acciai più legati.
La serie 200 nelle norme, e i gradi fuori dal perimetro AISI
Nel sistema europeo il 201 e il 202 esistono, come 1.4372 e 1.4373, ma il repertorio europeo dei gradi per prodotti piani li mette fra quelli speciali, e nella norma per gli acciai da recipienti a pressione non compaiono affatto. Nelle norme americane quella distinzione non c’è, ed è una delle ragioni per cui la serie 200 è molto più diffusa sui mercati statunitense e asiatico che in Europa.
Va tenuta separata una terza categoria, che è all’origine della cattiva reputazione dell’intera serie: i gradi a nichel ultra basso, spinti sotto il 2% e a volte intorno all’1%, spesso con aggiunta di rame. Sono materiali privi di una designazione riconosciuta nelle norme nazionali o internazionali, e nelle stesse prove in cui il 201 regge il confronto con il 304 questi si comportano nettamente peggio. Un 202 con nichel dichiarato fra il 4 e il 6% e un inossidabile al manganese senza sigla non sono lo stesso materiale, anche quando vengono presentati entrambi come serie 200.
