Gli acciai inossidabili possono essere prodotti con cinque distinte strutture cristalline: ferritico, austenitico, martensitico, duplex e indurente per precipitazione.

ferritico

Gli acciai inossidabili ferritici contengono ferro, carbonio e tra il 10,5 e il 18% di cromo. Possono contenere altri elementi di lega come molibdeno o alluminio, ma solitamente in quantità molto piccole. Hanno una struttura cristallina cubica a corpo centrato (BCC), la stessa del ferro puro a temperatura ambiente.

A causa della loro struttura cristallina, gli acciai inossidabili ferritici sono magnetici. Il loro contenuto di carbonio relativamente basso produce una resistenza corrispondentemente bassa. Altri punti deboli del tipo ferritico includono scarsa saldabilità e ridotta resistenza alla corrosione. Sono, tuttavia, desiderabili per le applicazioni ingegneristiche a causa della loro tenacità superiore. Gli acciai inossidabili ferritici sono spesso utilizzati per gli scarichi dei veicoli, le tubazioni del carburante e le finiture architettoniche.

austenitico

Gli acciai inossidabili austenitici hanno una struttura cristallina cubica a facce centrate (FCC); sono composti da ferro, carbonio, cromo e almeno l'8% di nichel. Grazie al loro alto contenuto di cromo e nichel, sono altamente resistenti alla corrosione. Non sono magnetici. Come gli acciai inossidabili ferritici, gli acciai inossidabili austenitici non possono essere temprati mediante trattamento termico. Tuttavia, possono essere induriti mediante lavorazione a freddo. L'alto contenuto di nichel negli acciai inossidabili austenitici li rende in grado di funzionare bene in applicazioni a bassa temperatura.

I due acciai inossidabili più comuni, 304 e 316, sono entrambi austenitici; il fattore principale alla base della popolarità degli acciai inossidabili austenitici è la facilità con cui possono essere formati e saldati, che li rende ideali per l'uso nella produzione ad alta efficienza.

Esistono molti sottogruppi di acciai inossidabili austenitici, con ampie variazioni nel contenuto di carbonio. Le proprietà sono ulteriormente ottimizzate dall'aggiunta di elementi di lega come molibdeno, titanio e rame.

Gli acciai inossidabili austenitici sono spesso utilizzati per produrre lavelli da cucina, infissi per finestre, attrezzature per la lavorazione degli alimenti, forni, serbatoi chimici e arredi per esterni come panchine e dissuasori.

martensitico

Gli acciai inossidabili martensitici hanno una struttura tetragonale a corpo centrato (BCT). Contengono il 12-18 percento di cromo e hanno un contenuto di carbonio più elevato (0,1 – 1,2 percento) rispetto agli acciai inossidabili austenitici o ferritici. Come la struttura ferritica BCC, BCT è magnetico. La principale distinzione è che l'acciaio inossidabile martensitico può essere indurito mediante trattamento termico a causa del loro alto contenuto di carbonio. Ciò lo rende utile per una serie di applicazioni per le quali l'acciaio inossidabile ferritico non sarebbe adatto, comprese le parti aerospaziali, le posate e le lame.

Gli acciai inossidabili martensitici sono molto utili in situazioni in cui la resistenza dell'acciaio è più importante della sua saldabilità o resistenza alla corrosione. Gli acciai martensitici temprati non possono essere formati a freddo.

duplex

Gli acciai inossidabili duplex sono il tipo di acciaio inossidabile più recente. Contengono più cromo (19 – 32 percento) e molibdeno (fino al 5 percento) rispetto agli acciai inossidabili austenitici, ma molto meno nichel. Gli acciai inossidabili duplex sono talvolta indicati come austenitico-ferritici perché hanno una struttura ibrida ferritica e cristallina austenitica. La miscela di circa metà e metà di fasi austenitiche e ferritiche negli acciai inossidabili duplex offre alcuni vantaggi unici.

I gradi duplex sono un compromesso: sono più resistenti alla tensocorrosione rispetto ai gradi austenitici, più tenaci dei ferritici e circa due volte più resistenti di una forma pura di entrambi. Il vantaggio chiave degli acciai inossidabili duplex è una resistenza alla corrosione pari e, in caso di esposizione al cloruro, superiore ai gradi austenitici.

Un altro vantaggio significativo degli acciai inossidabili duplex è l'efficienza dei costi: la robustezza e la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile duplex sono ottenute con un contenuto di lega inferiore rispetto ai gradi austenitici equivalenti.

Gli acciai inossidabili duplex vengono regolarmente utilizzati per produrre parti per applicazioni esposte al cloruro come la desalinizzazione, la raccolta di alimenti e la petrolchimica.

Indurimento per precipitazione

Gli acciai inossidabili indurenti per precipitazione possono avere una gamma di strutture cristalline, tuttavia contengono tutti sia cromo che nichel. Le loro caratteristiche comuni sono la resistenza alla corrosione, la facilità di fabbricazione e la resistenza alla trazione estremamente elevata con trattamento termico a bassa temperatura.

Le leghe austenitiche induribili per precipitazione sono state per lo più sostituite da superleghe ad alta resistenza, tuttavia gli acciai inossidabili semi-austenitici induribili per precipitazione continuano ad essere utilizzati nelle applicazioni aerospaziali e persino applicati a nuove forme.

Gli acciai inossidabili martensitici temprabili per precipitazione sono più resistenti dei normali gradi martensitici, sono spesso utilizzati per produrre barre, barre e fili.