Che cos'è l'acciaio inossidabile?

Prendete una pinza o una pinza emostatica che ha già affrontato centinaia di procedure e noterete una cosa: sembra ancora come il giorno in cui è arrivata. Nessuna corrosione puntiforme, bordi non smussati, nessuna patina opaca dovuta ai ripetuti cicli di sterilizzazione. Questa durabilità non è casuale. Dipende dal metallo.
L’acciaio inossidabile è alla base della maggior parte degli strumenti chirurgici e delle attrezzature di laboratorio, e a ragione. Resiste all’uso continuo e alle condizioni difficili delle autoclavi e dei laboratori di ricerca, il tutto a un costo che consente di mantenere realistici i budget per la strumentazione. Ma «acciaio inossidabile» non indica un unico materiale: è una famiglia di leghe, ciascuna con diversi compromessi in termini di resistenza alla corrosione, durezza e tenuta del filo. Ecco perché una pinza emostatica può durare anni più di un’altra, anche se all’inizio sembravano identiche.
Cosa rende inossidabile l’acciaio inossidabile?
In sostanza, l’acciaio inossidabile parte dal ferro. Da solo, il ferro è morbido e arrugginisce rapidamente. Tuttavia, mescolato ad altri elementi diventa utile.
Per prima cosa si aggiunge il carbonio. Rende il metallo più duro e lo aiuta a mantenere la forma durante la saldatura. Inoltre, aumenta la duttilità, cioè quanto può allungarsi il metallo prima di rompersi. Poi si aggiunge il cromo, il principale responsabile della resistenza alla ruggine. A contatto con l’ossigeno dell’aria, il cromo forma sul metallo una pellicola sottile e compatta. Questa pellicola rallenta l’ossidazione e aiuta a prevenire la ruggine. Infine, ogni composizione specifica prevede piccole quantità di nichel, molibdeno, silicio, magnesio e zolfo, che contribuiscono a perfezionare la lega, ma è il cromo a svolgere la maggior parte del lavoro.
La resistenza all’usura di un pezzo d’acciaio dipende dalla composizione esatta, dal trattamento termico e dalla finitura. La composizione specifica della lega determina le prestazioni dell’acciaio inossidabile. Anche se vengono tutti chiamati «acciaio inossidabile», le diverse qualità non hanno prestazioni standard.
Gradi comuni di acciaio inossidabile chirurgico
L'American Iron and Steel Institute (AISI) utilizza codici a tre cifre per classificare l'acciaio. Gli strumenti chirurgici sono realizzati più spesso con acciai inossidabili delle serie 300 o 400. L'acciaio inossidabile 304, detto anche 18-8, è comune. Contiene il 18% di cromo e l'8% di nichel. La lega 316 contiene anche molibdeno, che ne migliora la resistenza all'acqua salata e ai detergenti aggressivi. Per questo è comune negli strumenti chirurgici di fascia alta.
L'acciaio inossidabile 410 contiene meno cromo e può essere utilizzato per gli strumenti chirurgici. È considerato martensitico, il che significa che può essere temprato mediante trattamento termico per gli strumenti che richiedono un filo tagliente o un'elevata resistenza all'usura. È meno resistente alla corrosione rispetto agli acciai 304 e 316, quindi non dovrebbe essere esposto ripetutamente a sostanze chimiche aggressive per la sterilizzazione o a fluidi corporei per periodi prolungati, a meno che non abbia un altro rivestimento o sia passivato.
Questi gradi differiscono anche per durezza e resistenza:
| Grado | Durezza (Rb)1 |
Resistenza alla trazione (1000 psi)2 |
Limite di snervamento (0.2% 1000 psi)3 | Allungamento (% in 2”)4 |
| 304 / 316 | 78–83 | 80–85 | 30–42 | 50–60 |
| 430 | 80–85 | 70–75 | 40–50 | 30–35 |
| 410 | 80–82 | 70–75 | 34–45 | 25–35 |
| 409 | 75 | 65 | 35 | 25 |
1 Rb è l'abbreviazione di durezza Rockwell misurata sulla scala B. Il test viene eseguito premendo un piccolo penetratore contro una superficie con una forza specifica.
2 La resistenza alla trazione è la resistenza di un materiale a una forza che tende a lacerarlo. L'unità di misura è PSI (libbre per pollice quadrato).
3 Il limite di snervamento è la deformazione permanente di un materiale quando viene sottoposto a sollecitazione.
4 L'allungamento misura la duttilità dell'acciaio, ovvero quanto si allunga un materiale sottoposto a una prova di resistenza alla trazione prima che si formi una crepa. Vantaggi dell'acciaio inossidabile
Vantaggi dell'acciaio inossidabile
- Resistenza alla corrosione
- Resistenza al calore
- Facile da pulire
- Conveniente
- Completamente riciclabile
Perché la qualità dei materiali è importante
Gli strumenti in acciaio inossidabile non sono tutti realizzati secondo gli stessi standard. Gli utensili di fascia alta e media utilizzano acciaio delle corrette serie 300 o 400 e sono sottoposti a rigorosi controlli di qualità.
Gli strumenti di qualità economica sono spesso realizzati con acciaio riciclato e placcati. Possono piegarsi, smussarsi e arrugginirsi più facilmente. Spesso sono indicati come monouso e sono perfetti per gli studenti che vogliono esercitarsi.
La linea standard di strumenti WPI è realizzata in acciaio 316, la lega utilizzata anche negli impianti medici e conforme alla norma ASTM F138. È magnetica, resiste all'acqua salata e alla corrosione generale, sopporta temperature fino a 400°C e può essere sterilizzata in autoclave. È robusta quanto l'acciaio al carbonio, molto versatile ed economica.
In sintesi
L'acciaio inossidabile si è guadagnato un posto nei laboratori e nelle sale operatorie grazie alla composizione della sua lega. Il cromo forma una pellicola protettiva. Il carbonio aggiunge robustezza. Altri elementi affinano il metallo in base all'uso previsto. Conoscere la differenza tra i gradi di acciaio inossidabile non è una semplice curiosità: aiuta a capire perché uno strumento dura anni mentre un altro deve essere sostituito prima. La prossima volta che scegli o ti prendi cura di uno strumento, osserva meglio l'acciaio di cui è fatto.
Domande frequenti
Perché l'aggiunta di cromo all'acciaio inossidabile rende la lega più resistente alla ruggine?
Il cromo reagisce con l'ossigeno presente nell'aria e forma una sottile e compatta pellicola protettiva sulla superficie del metallo. Questa pellicola aiuta a impedire ulteriore ossidazione, che causa la ruggine.
Perché gli acciai delle serie 300 e 400 sono comunemente utilizzati per gli strumenti chirurgici?
Queste serie offrono un utile equilibrio tra resistenza alla corrosione, durezza, robustezza e durata. Gradi come il 304 e il 316 offrono un'elevata resistenza alla ruggine.
Cosa rende l'acciaio inossidabile 316 adatto agli strumenti di fascia alta?
L'acciaio inossidabile 316 contiene molibdeno, che migliora la resistenza all'acqua salata e alle soluzioni detergenti aggressive. Resiste alla corrosione generale, sopporta temperature fino a 400°C, può essere sterilizzato in autoclave e viene utilizzato negli impianti medici.
Gli strumenti in acciaio inossidabile sono tutti ugualmente resistenti?
No. La qualità degli strumenti dipende dal grado di acciaio, dalla composizione della lega, dal trattamento termico, dalla finitura e dal controllo qualità. Gli strumenti di fascia alta e media sono realizzati con acciai delle serie 300 o 400 di qualità adeguata, mentre quelli di fascia bassa possono essere placcati o realizzati con acciaio riciclato e hanno maggiori probabilità di piegarsi, perdere il filo o arrugginirsi.
Perché l'acciaio inossidabile è considerato conveniente per gli strumenti da laboratorio e chirurgici?
L'acciaio inossidabile unisce resistenza, resistenza alla ruggine e al calore, facilità di pulizia e riciclabilità a un costo contenuto. Per questo è pratico per gli strumenti che devono sopportare un uso ripetuto, la pulizia e la sterilizzazione.