Acciai inossidabili: classificazione e ruolo del cromo

Gli acciai inossidabili non sono inossidabili perché non si ossidano, ma proprio perché lo fanno: il cromo reagisce con l’ossigeno formando uno strato sottilissimo e invisibile che sigilla la superficie e blocca l’ulteriore corrosione. È un meccanismo elegante, ma funziona solo sopra una soglia precisa di cromo, e la microstruttura ottenuta divide questi acciai in famiglie con comportamenti molto diversi.

Vediamo che cos’è la passività, qual è la soglia di cromo che la innesca e come si classificano gli acciai inossidabili in austenitici, ferritici e martensitici.

Il segreto è uno strato che si autoripara

La resistenza alla corrosione degli acciai inox si deve a un fenomeno chiamato passività. Quando il cromo presente nella lega incontra l’ossigeno dell’aria o dell’acqua, forma in superficie una pellicola di ossido di cromo estremamente sottile, compatta e aderente. Questo film passivo è invisibile a occhio nudo ma isola il metallo sottostante dall’ambiente, fermando la corrosione. La sua proprietà più preziosa è che si autoripara: se viene graffiato, il cromo esposto reagisce di nuovo e ricostruisce lo strato.

La soglia critica del cromo

La passività non scatta a qualsiasi concentrazione: serve un tenore minimo di cromo, convenzionalmente fissato attorno al 10,5%. Sotto questa soglia il film non è continuo e l’acciaio si corrode come un acciaio comune; sopra, la superficie diventa passiva e resistente. Aumentando ulteriormente il cromo cresce la resistenza alla corrosione, e con l’aggiunta di altri elementi (come il nichel e il molibdeno) si affina il comportamento in ambienti aggressivi specifici.

Cr ≥ 10,5%  →  film passivo di ossido di cromo  →  superficie protetta

Il cromo, nel reticolo del ferro, è un elemento alfagenico: tende a stabilizzare la ferrite e a restringere il campo dell’austenite. Il nichel, al contrario, è gammagenico: stabilizza l’austenite. Giocando sul rapporto fra questi due elementi si decide quale struttura cristallina avrà l’acciaio a temperatura ambiente, e da qui nasce la classificazione delle famiglie.

Le tre grandi famiglie

Gli acciai inossidabili si classificano in base alla microstruttura prevalente, determinata dalla composizione.

Gli austenitici sono i più diffusi: il nichel aggiunto al cromo stabilizza la struttura fcc fino a temperatura ambiente, conferendo grande tenacità, ottima duttilità e buona saldabilità. Non sono magnetici e non si possono indurire per tempra, ma solo per incrudimento. I ferritici contengono cromo ma poco o niente nichel, mantengono la struttura bcc, sono magnetici e più economici. I martensitici, infine, hanno una composizione tale da poter essere temprati: raggiungono durezze elevate (ideali per lame e utensili), al prezzo di una resistenza alla corrosione un po’ inferiore.

Quando la passività salta

La protezione passiva non è invincibile. In ambienti ricchi di cloruri — come l’acqua di mare — il film può rompersi localmente, innescando la corrosione per vaiolatura (pitting) e quella interstiziale. Per questi ambienti si usano gradi più ricchi di cromo e con molibdeno, che rafforza il film passivo. Anche le saldature mal eseguite possono impoverire localmente di cromo la zona adiacente (sensibilizzazione), creando punti deboli. Capire i limiti della passività è essenziale per scegliere il grado giusto.

Perché conta nella pratica

Scegliere il giusto acciaio inossidabile è una decisione quotidiana in moltissimi settori, dall’alimentare al chimico, dal medicale all’edilizia. Sapere che la resistenza dipende da una soglia di cromo, che il film passivo si autoripara ma può cedere in presenza di cloruri, e che le tre famiglie hanno proprietà profondamente diverse permette di evitare errori costosi — come usare un ferritico economico dove serviva un austenitico al molibdeno — e di interpretare correttamente le designazioni dei gradi commerciali.

Domande frequenti

Perché l’acciaio inossidabile non arrugginisce?

Perché il cromo contenuto nella lega forma in superficie un sottilissimo strato di ossido di cromo, compatto e aderente, che isola il metallo dall’ambiente e blocca la corrosione. Questo film passivo è invisibile e, soprattutto, si autoripara: se viene graffiato, il cromo esposto reagisce di nuovo con l’ossigeno e ricostruisce la protezione.

Quanto cromo serve per avere un acciaio inossidabile?

Convenzionalmente almeno circa il 10,5% di cromo. Sotto questa soglia il film di ossido non è continuo e l’acciaio si corrode come uno comune; sopra, la superficie diventa passiva e protetta. Aumentando il cromo e aggiungendo elementi come nichel e molibdeno si migliora ulteriormente la resistenza in ambienti aggressivi.

Quali sono le famiglie di acciai inossidabili?

Le tre principali sono gli austenitici (struttura fcc, ricchi di cromo e nichel, tenaci, duttili, non magnetici, molto usati nell’alimentare), i ferritici (struttura bcc, con cromo ma poco nichel, magnetici ed economici) e i martensitici (temprabili, molto duri, usati per lame e utensili, ma con resistenza alla corrosione un po’ inferiore).

Gli acciai inossidabili sono magnetici?

Dipende dalla famiglia. Gli austenitici non sono magnetici, mentre i ferritici e i martensitici lo sono. Per questo una calamita aiuta a distinguerli a colpo d’occhio. Va però ricordato che la lavorazione a freddo di un austenitico può renderlo leggermente magnetico, quindi il test della calamita è indicativo ma non sempre decisivo.

L’acciaio inox si può corrodere?

Sì, in condizioni particolari. In ambienti ricchi di cloruri, come l’acqua di mare, il film passivo può rompersi localmente e innescare corrosione per vaiolatura o interstiziale. Anche saldature mal eseguite possono impoverire di cromo le zone adiacenti, creando punti deboli. Per questi casi si scelgono gradi più ricchi di cromo e con molibdeno.