Il grado di partenza dei martensitici, siglato AISI 410
L’AISI 410 è il grado base della famiglia degli inossidabili martensitici: il più semplice per composizione e quello da cui gli altri si ricavano cambiando un solo elemento. Porta un minimo dell’11,5% di cromo, quanto basta e non più di quanto basta perché la lega si passivi, e un tenore di carbonio contenuto. Come tutti i martensitici si indurisce con un ciclo di tempra e rinvenimento, allo stesso modo di un acciaio non inossidabile.
Il cromo tenuto al minimo è la scelta di progetto che lo definisce. Ogni punto in più migliorerebbe il comportamento in ambiente aggressivo, ma il cromo restringe il campo austenitico, e senza passare per l’austenite non c’è tempra. Il 410 sta esattamente sul confine: cromo sufficiente per essere inossidabile, cromo abbastanza scarso per restare temprabile.
Come si legge una sigla: AISI 410, S41000, 1.4006, X12Cr13
Lo stesso acciaio compare con quattro nomi e nessuno dei quattro è un sinonimo esatto degli altri. AISI è la sigla dell’istituto siderurgico americano che negli anni Trenta e Quaranta contribuì a mettere ordine nella numerazione degli acciai; nel 1995 ha ceduto la manutenzione del sistema, che del resto non aveva mai scritto direttamente, e da allora quelle designazioni sopravvivono per abitudine più che per vigenza. Le specifiche vere stanno altrove, e S41000 è il numero unificato che compare nei documenti di prodotto americani.
Le due sigle europee dicono cose diverse fra loro. 1.4006 è un numero di catalogo, senza significato leggibile: rimanda alla lista degli acciai inossidabili raccolta nella EN 10088-1. X12Cr13 è invece una designazione parlante e si decodifica pezzo per pezzo: la X segnala un acciaio alto-legato, il 12 è il tenore di carbonio moltiplicato per cento, quindi circa lo 0,12%, e Cr13 dichiara il cromo intorno al 13%. Chi ha in mano la sola sigla europea legge la composizione senza aprire una tabella; chi ha in mano la sigla americana no.
Lo 0,08-0,15% di carbonio, e cosa cambia rispetto al 420
Nella specifica americana per barre il carbonio va da 0,08 a 0,15% e il cromo da 11,5 a 13,5%. Gli altri elementi compaiono soltanto come tetti da non superare: l’1,00% per manganese e per silicio, lo 0,040% di fosforo, lo 0,030% di zolfo, mentre il nichel è tollerato come residuo sotto il punto percentuale. Il 420 comincia dove il 410 finisce, con lo 0,15% preso come minimo. È la sola differenza sostanziale fra i due gradi, e produce due materiali che si comportano in modo opposto.
I numeri delle tabelle su barra lo mostrano bene. Rinvenuti entrambi a 204 °C, il 410 dà 1310 MPa di resistenza a trazione, 388 HB di durezza e 30 joule di energia assorbita alla prova d’urto su provetta con intaglio a V; il 420, alla stessa temperatura di rinvenimento, dà 1600 MPa, 444 HB e 20 joule. Il 420 sale su entrambe le grandezze di resistenza, il 410 assorbe all’urto la metà in più di energia prima di rompersi. Fra i due non c’è un grado migliore: c’è un pezzo che deve tagliare e un pezzo che non deve spezzarsi.
Tempra e rinvenimento dell’AISI 410
La tempra si esegue portando il pezzo fra 925 e 1010 °C e spegnendolo poi in aria, oppure in olio quando la sezione è pesante e l’aria non porta via calore abbastanza in fretta. Il rinvenimento successivo sta di norma fra 200 e 400 °C, e la temperatura scelta decide il punto di lavoro: a 204 °C si resta sui 388 HB, a 316 °C si scende a 325 HB con l’energia d’urto che sale a 36 joule, a 650 °C si arriva a 225 HB e 80 joule. La stessa barra, con la stessa composizione, copre un ventaglio largo di comportamenti.
Anche qui c’è un intervallo di rinvenimento da evitare, e le fonti non lo delimitano allo stesso modo: una medesima scheda tecnica lo indica come 400-580 °C nel corpo del testo, mentre la nota alla tabella lo sposta a 425-600 °C. In quel tratto la resilienza cala al punto che i valori d’urto non vengono pubblicati, ed è lo stesso motivo per cui il grado non è indicato per un servizio continuo intorno a quelle temperature. Le ricotture stanno più in alto: la completa parte da 815-900 °C e scende in forno, adagio, fino a 600 °C prima di finire all’aria; quella di processo si accontenta di 650-760 °C.
Saldatura, lavorazione e stato di fornitura
Il carbonio più basso rende il 410 il martensitico più trattabile in officina. Si salda con tutti i procedimenti abituali, con un preriscaldo fra 150 e 260 °C e una ricottura dopo saldatura che riduce il rischio di cricche; se il giunto deve restare come saldato, si impiega un materiale d’apporto austenitico, che resta duttile e assorbe il ritiro. Il 420, con il suo carbonio, chiede preriscaldi più alti e un post-riscaldo che qui non serve.
Sulla lavorabilità vale la soglia comune ai martensitici: da ricotto o da rinvenuto alto il taglio è agevole, sopra i 30 HRC diventa difficile. Per questo il grado viene spesso fornito già temprato e rinvenuto a un livello che lo lascia ancora lavorabile, uno stato intermedio che permette di finire il pezzo senza un secondo trattamento termico. La densità è di circa 7,7 grammi per centimetro cubo e il modulo elastico di 200 GPa: valori da acciaio comune, che l’aggiunta di cromo non sposta.
Dove lavora un AISI 410
Gli impieghi correnti sono bulloneria, dadi e viti, boccole, alberi, corpi e otturatori di valvole e pompe, componenti di turbine a vapore e a gas. Sono pezzi che devono reggere carico e attrito in ambiente moderatamente aggressivo, e che si romperebbero se fossero fragili invece che tenaci.
La stessa logica ne spiega la presenza fra gli strumenti articolati, dove il corpo flette a ogni chiusura dell’impugnatura mentre la zona che stringe è affidata a un inserto riportato di materiale più duro: al grado si chiede elasticità e resistenza allo snodo, non ritenzione del filo. Fuori dalla sala operatoria compare nell’arredo sanitario che incassa urti e lavaggi ripetuti, dai cestini a pedale ai telai. Regge atmosfera asciutta, acqua dolce, vapore, alimenti e soluzioni debolmente acide o alcaline, dà il meglio con superficie liscia, e inizia a scagliarsi intorno ai 650 °C.
