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![Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche](/images/uploads/4838ba8a-c10d-426e-a7ac-caef65c81206/wiki-hero-a-polished-steel-section-showing-contrasting-nonmetallic-inclusions-elongated-ma-1920x823.jpg)

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# Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche

Confronta i metodi per la valutazione della pulizia dell’acciaio, tra cui ASTM E45, ISO 4967, JIS G 0555, SEM/EDS e l’analisi dell’ossigeno totale.

![Ritratto di Anders Bergström, giornalista del settore siderurgico](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg)

 **[Anders Bergström](/it/notizie/autore/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Leggere una scheda tecnica 56 min di lettura Aggiornato 14 ago 2026 Verificato scientificamente

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- [Cosa significa la pulizia dell’acciaio e cosa non significa un indice delle inclusioni](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#cosa-significa-la-pulizia-dell-acciaio-e-cosa-non-significa-un-indice-delle-inclusioni "Cosa significa la pulizia dell’acciaio e cosa non significa un indice delle inclusioni")
- [Come si formano e cambiano le inclusioni non metalliche durante la lavorazione dell’acciaio](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#come-si-formano-e-cambiano-le-inclusioni-non-metalliche-durante-la-lavorazione-dell-acciaio "Come si formano e cambiano le inclusioni non metalliche durante la lavorazione dell’acciaio")
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- [ISO 4967 e DIN EN 10247: il quadro di riferimento delle immagini micrografiche standard](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#iso-4967-e-din-en-10247-il-quadro-di-riferimento-delle-immagini-micrografiche-standard "ISO 4967 e DIN EN 10247: il quadro di riferimento delle immagini micrografiche standard")
- [JIS G 0555 e SAE J422: domande simili, confini di classificazione differenti](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#jis-g-0555-e-sae-j422-domande-simili-confini-di-classificazione-differenti "JIS G 0555 e SAE J422: domande simili, confini di classificazione differenti")
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- [Analisi automatizzata delle inclusioni: analisi delle immagini, SEM e caratterizzazione mediante raggi X](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#analisi-automatizzata-delle-inclusioni-analisi-delle-immagini-sem-e-caratterizzazione-mediante-raggi-x "Analisi automatizzata delle inclusioni: analisi delle immagini, SEM e caratterizzazione mediante raggi X")
- [Dai dati sulla pulizia all’interpretazione ingegneristica](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#dai-dati-sulla-pulizia-all-interpretazione-ingegneristica "Dai dati sulla pulizia all’interpretazione ingegneristica")
- [Come confrontare i risultati tra diversi standard senza creare false equivalenze](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#come-confrontare-i-risultati-tra-diversi-standard-senza-creare-false-equivalenze "Come confrontare i risultati tra diversi standard senza creare false equivalenze")

## Cosa significa la pulizia dell’acciaio e cosa non significa un indice delle inclusioni

### La pulizia come popolazione di particelle non metalliche

La pulizia dell’acciaio descrive la popolazione di inclusioni non metalliche presenti in un prodotto di acciaio, non un singolo grado universale. Un’inclusione non metallica è una particella di impurità insolubile che si forma durante la produzione o la colata dell’acciaio e rimane intrappolata nel metallo mentre questo solidifica. Ossidi, solfuri, silicati, alluminati e particelle globulari complesse possono appartenere a questa popolazione. Alcune si formano attraverso reazioni di disossidazione; altre provengono dalla scoria, dall’erosione del refrattario, dal flusso di lingottiera o dalla riossidazione.

#### Le variabili alla base di un risultato di purezza

Composizione

Ciò che contiene un’inclusione, ad esempio solfuro di manganese, allumina, alluminato di calcio o un ossido modificato con calcio.

Dimensione

Le dimensioni o l’area equivalente di un’inclusione.

Numero

Quante particelle sono presenti in un volume specificato o in un’area esaminata.

Distribuzione

Se le particelle sono disperse uniformemente, raggruppate, allineate in filamenti o concentrate in bande.

Posizione

Dove si trovano le inclusioni, ad esempio vicino alla superficie, sulla linea centrale o lungo le zone di segregazione.

È necessario distinguere diverse variabili. La **composizione** identifica ciò che contiene un’inclusione, come solfuro di manganese, allumina, alluminato di calcio o un ossido modificato con calcio. La **dimensione** riguarda le sue dimensioni o la sua area equivalente. Il **numero** descrive quante particelle sono presenti in un volume specificato o in un’area esaminata. La **distribuzione** indica se le particelle sono disperse uniformemente, raggruppate, allineate in stringhe o concentrate in determinate bande. La **posizione** identifica il punto in cui si trovano: vicino alla superficie, sulla linea centrale, lungo le zone di segregazione, tra le particelle di materiale forgiato da polveri o in una regione che diventerà una parte fortemente sollecitata di un componente.

Queste variabili non variano necessariamente insieme. Una colata può contenere molti ossidi molto piccoli ma nessuna particella insolitamente grande, mentre un’altra può presentare un basso numero medio di particelle e un’unica inclusione dannosa. Una stringa di solfuri laminata e un ossido compatto aventi la stessa dimensione massima non produrranno la stessa concentrazione di tensione né reagiranno allo stesso modo durante la lavorazione. ASTM B796:2020 evidenzia un punto analogo per i materiali forgiati da polveri con densità prossima a quella piena: la composizione, la dimensione, la distribuzione e la posizione delle inclusioni influenzano fortemente il materiale risultante.

#### Interpretare il metodo insieme al risultato

Un indice di inclusioni dichiarato non è trasferibile senza conoscere la forma del prodotto, la posizione di campionamento, la storia della deformazione, l’area esaminata e la procedura di esame.

La lavorazione modifica l’aspetto delle inclusioni. I solfuri viscosi possono allungarsi durante la laminazione, gli ossidi fragili possono fratturarsi e alcune particelle possono rimanere angolari o diventare più globulari dopo il trattamento con calcio. La popolazione osservata riflette quindi sia la storia della produzione dell’acciaio sia la storia della deformazione. Un risultato relativo alla pulizia è significativo solo se considerato insieme alla forma del prodotto, alla posizione di campionamento, alla storia di riduzione, all’area esaminata e al metodo di prova.

### Perché un indice non è un’analisi chimica diretta

Un indice convenzionale delle inclusioni è un’osservazione della morfologia e dell’estensione definita da un metodo. Non è un’analisi chimica di ogni particella. ASTM E45-25 prevede quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni nell’acciaio lavorato. Le categorie microscopiche più note sono A, B, C e D: tipo A-solfuro, tipo B-allumina, tipo C-silicato e tipo D-ossido globulare. Queste denominazioni descrivono l’aspetto e la classe morfologica secondo il metodo; non dimostrano che ogni particella appartenente a una categoria abbia una singola identità chimica pura.

Le tavole di riferimento ASTM E45 utilizzano immagini di serie leggere e pesanti a un ingrandimento di 100×, con un’area del campo del provino di circa 0,50 mm². Un risultato riportato come “B 1.5 heavy” significa quindi che il campo osservato assomigliava a un determinato livello della tavola nell’ambito di una specifica procedura di esame. Non significa che l’acciaio contenga una concentrazione di allumina determinata chimicamente e pari a una soglia universale. Né stabilisce quale sia l’inclusione più grande presente nell’intera colata.

La stessa popolazione di inclusioni può ricevere descrizioni diverse perché le norme definiscono categorie, campi di applicazione e regole di refertazione differenti.
| Norma | Classificazione o campo di applicazione | Limitazione principale |
|---|---|---|
| ASTM E45-25 | Solfuro A, allumina B, silicato C, ossido globulare D; metodi macroscopici e microscopici | Classi di refertazione morfologica, non un’analisi chimica completa |
| JIS G 0555:2020 | Tipo A: deformazione viscosa; Tipo B: granulare e discontinua; Tipo C: dispersa in modo irregolare | Le designazioni alfabetiche non sono intercambiabili con le categorie ASTM |
| DIN EN 10247:2017 | Esame micrografico mediante immagini standard | Il risultato dipende dalla preparazione, dalla selezione dei campi e dallo schema delle immagini |
| ISO 4967:2026 | Metodo micrografico per prodotti laminati o forgiati con rapporto di riduzione pari almeno a 3 | Il campo di applicazione è legato alla deformazione precedente |
| SAE J422:201801 | Procedura quantitativa di esame microscopico | Le microfotografie non sono destinate ai gradi risolforati né agli acciai per cuscinetti ad alto tenore di carbonio generalmente classificati secondo ASTM E45 |

Altre norme classificano la stessa microstruttura in modo diverso. JIS G 0555:2020 utilizza il Tipo A per le inclusioni formatesi per deformazione viscosa durante la lavorazione, il Tipo B per le inclusioni granulari e discontinue e il Tipo C per le inclusioni disperse irregolarmente senza deformazione viscosa. DIN EN 10247:2017 specifica l’esame micrografico mediante immagini standard, mentre ISO 4967:2026 specifica il corrispondente metodo internazionale per prodotti di acciaio laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3. I nomi delle categorie non possono essere trasferiti da una norma all’altra senza verificare le definizioni, la preparazione, l’ingrandimento, la selezione dei campi e le regole di reporting.

Per una domanda di natura chimica è necessario un altro strumento. La microscopia elettronica a scansione con analisi a raggi X a dispersione di energia (SEM/EDS) può caratterizzare le singole particelle e distinguere, per esempio, un ossido ricco di allumina da un alluminato di calcio o da un’inclusione complessa contenente manganese. Il progetto ASCAT, sponsorizzato dal DOE, ha utilizzato la microscopia elettronica a scansione controllata da computer con analisi a raggi X per correlare la dimensione, la composizione e la distribuzione delle singole inclusioni alla pulizia complessiva. L’analisi automatizzata delle immagini può contare e misurare le particelle in numerosi campi, ma le relative regole di sogliatura e i limiti di contrasto continuano a influenzare il risultato.

### Distinguere tra pulizia, ossigeno totale e prestazioni meccaniche

L’ossigeno totale e la pulizia in termini di inclusioni sono grandezze correlate, ma non sono misurazioni intercambiabili. L’ossigeno totale misura l’ossigeno presente nel campione di acciaio analizzato, compreso quello legato alle inclusioni di ossido e, a seconda della procedura, l’ossigeno disciolto. Non descrive la forma delle particelle, la distribuzione delle dimensioni, la posizione né il fatto che l’ossido sia concentrato in poche inclusioni di grandi dimensioni. Due colate con un contenuto di ossigeno totale simile possono quindi avere popolazioni di inclusioni e rischi diversi.

Un indice basato sulle tavole non può inoltre prevedere da solo la vita utile di un componente. La resistenza a fatica, la tenacità a frattura, la fatica da contatto volvente, la duttilità, la lavorabilità e la forgiabilità dipendono, oltre che dalle inclusioni, dal grado di acciaio, dalla struttura della matrice, dal trattamento termico, dallo stato tensionale, dalle condizioni superficiali, dallo spettro di carico e dalla geometria del componente. Una grande inclusione in una regione subsuperficiale fortemente sollecitata può essere più importante di numerose particelle piccole presenti altrove. La posizione modifica il risultato.

Per gli [acciai per cuscinetti](/it/categorie/acciai-per-cuscinetti "acciai per cuscinetti") molto puliti, gli indici convenzionali ASTM e JIS possono non riuscire a distinguere le colate, perché i campi esaminati contengono poche particelle o nessuna particella alla risoluzione delle tavole. Lo studio JIS sottoposto a revisione paritaria ha mostrato perché la dimensione massima delle inclusioni, espressa come √area, può essere più informativa quando viene valutata mediante statistiche dei valori estremi. ASTM E2283-08(2019), nell’ambito del sottocomitato ASTM E04.09 insieme ad ASTM E45-25, tratta questo tipo di analisi dei valori estremi. La domanda passa quindi da “Quale classe delle tavole è comparsa in questi campi?” a “Quale dimensione potrebbe plausibilmente avere un’inclusione rara nel volume più ampio esaminato o prodotto?”

Nessun singolo risultato risponde a tutte le domande sulla pulizia. Gli indici basati sulle tavole confrontano la morfologia secondo un metodo definito; l’analisi delle immagini fornisce conteggi e distribuzioni delle dimensioni; SEM/EDS identifica la composizione chimica delle particelle; l’ossigeno totale misura una quantità complessiva di ossigeno; i metodi dei valori estremi affrontano il problema delle inclusioni rare e di grandi dimensioni. Trattare uno qualsiasi di questi risultati come un valore universale di accettazione o rifiuto significa confondere misurazioni diverse e può attribuire una previsione della vita utile che la prova non è mai stata progettata per fornire.

## Come si formano e cambiano le inclusioni non metalliche durante la lavorazione dell’acciaio

![Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche](/images/uploads/89952f30-871d-4ac8-9c1e-41a54c8fd217/wiki-inline-a-continuous-casting-steel-strand-showing-nonmetallic-inclusions-moving-through-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/89952f30-871d-4ac8-9c1e-41a54c8fd217/wiki-inline-a-continuous-casting-steel-strand-showing-nonmetallic-inclusions-moving-through-1920x1094.avif "Ingrandisci immagine — Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche")Casting flow and the advancing solidification front determine where inclusions remain in the strand.

### Fonti durante la produzione e la colata dell’acciaio

Il National Institute of Standards and Technology (NIST) descrive le inclusioni non metalliche come particelle di impurità insolubili che si formano durante la produzione e la colata dell’acciaio e che rimangono intrappolate durante la solidificazione. Questa definizione è importante perché un’inclusione non è semplicemente “sporcizia” già presente nella carica. La sua composizione e la sua forma possono svilupparsi attraverso reazioni tra [acciaio fuso](/it/categorie/acciaio-fuso "acciaio fuso"), scoria, materiali refrattari, aggiunte di lega e atmosfera.

Le inclusioni di ossido si formano comunemente quando gli elementi disciolti reagiscono con l’ossigeno. L’acciaio calmato all’alluminio, per esempio, può produrre allumina, Al₂O₃, quando l’alluminio rimuove l’ossigeno disciolto dal bagno fuso. I prodotti della disossidazione possono collidere e agglomerarsi, oppure possono essere modificati mediante trattamento al calcio in fasi di alluminato di calcio con comportamento diverso rispetto alla fusione e alla deformazione. Le inclusioni di silicato possono derivare da reazioni acciaio–scoria, dall’attacco dei refrattari o da reazioni complesse tra ossidi. La scoria trascinata e le particelle refrattarie costituiscono un’ulteriore via di formazione, in particolare quando la turbolenza trascina lo strato di scoria nel metallo o quando un ugello, il rivestimento della siviera o un sistema a immersione per l’ingresso dell’acciaio rilascia materiale.

Le inclusioni di solfuro si formano principalmente quando lo zolfo si combina con il manganese e altri elementi durante il raffreddamento. Il solfuro di manganese, MnS, è particolarmente importante negli acciai basso-legati e negli acciai a lavorabilità migliorata. In un grado risolforato, la popolazione di solfuri prevista può essere molto più numerosa rispetto a quella di un acciaio per cuscinetti a basso tenore di zolfo; pertanto, un confronto numerico effettuato senza indicare il grado, la forma del prodotto e il metodo di prova può risultare fuorviante. Anche particelle di nitruro e carbonitruro possono precipitare durante il raffreddamento o in un successivo trattamento termico, sebbene le classificazioni standard delle inclusioni non le identifichino necessariamente dal punto di vista chimico.

La descrizione IMPACTS del NIST identifica la composizione, la dimensione e il numero delle inclusioni come parametri di pulizia dell’acciaio. Anche la distribuzione è determinante: alcune particelle di grandi dimensioni concentrate in una regione non presentano lo stesso rischio dello stesso numero di particelle disperse attraverso una sezione. La misura dell’ossigeno totale quantifica l’ossigeno associato alle popolazioni di ossidi, ma non rivela le dimensioni dell’inclusione più grande, la sua composizione chimica né l’eventuale formazione di agglomerati. L’analisi automatizzata delle immagini e la microscopia elettronica a scansione con analisi a raggi X a dispersione di energia (SEM/EDS) rispondono a domande diverse rispetto a una prova dell’ossigeno totale.

La colata determina la destinazione di queste particelle. Durante la colata continua, le inclusioni possono risalire nella scoria, aderire alle bolle, essere catturate dal fronte di solidificazione oppure rimanere sospese fino a essere inglobate. I modelli di flusso, la velocità di colata, il surriscaldamento dell’acciaio, l’agitazione elettromagnetica e il comportamento del flusso di colata nello stampo influenzano tutti questa competizione. La popolazione finale delle inclusioni registra quindi la storia del processo precedente all’inizio della laminazione.

### Intrappolamento durante la solidificazione

Quando un semilavorato, una billetta o un lingotto di acciaio solidifica, il fronte di solidificazione respinge alcuni elementi disciolti nel liquido residuo. Lo zolfo, le specie contenenti ossigeno e altri soluti possono concentrarsi nelle regioni interdendritiche, dove si formano nuove inclusioni o vengono intrappolate particelle già esistenti. Una particella ha maggiori probabilità di essere inglobata quando l’interfaccia avanza più rapidamente di quanto la particella riesca ad allontanarsi, sebbene siano importanti anche la dimensione della particella, l’energia interfacciale, il flusso del fluido e la chimica locale.

Questo crea una variabilità spaziale. Le inclusioni possono concentrarsi in prossimità della linea centrale, disporsi in corrispondenza della segregazione interdendritica o distribuirsi in modo non uniforme attraverso una billetta. La porosità e il ritiro possono fornire ulteriori siti per l’accumulo degli ossidi. Pertanto, lo stesso calore di acciaio può produrre risultati di prova diversi a seconda che il provino sia prelevato dal centro, a un quarto dello spessore, dalla regione superficiale, da un piano longitudinale o da un piano trasversale.

Anche la posizione modifica la conseguenza ingegneristica. Un piccolo ossido isolato nella matrice può avere un effetto minimo, mentre un agglomerato di allumina vicino a una superficie critica a fatica può avviare una cricca. Il rischio è spesso determinato dall’inclusione massima o quasi massima, più che dal numero medio. Il Sottocomitato ASTM E04.09 elenca ASTM E45-25 e ASTM E2283-08(2019); quest’ultima riguarda l’analisi dei valori estremi delle inclusioni non metalliche nell’acciaio. Uno studio sottoposto a revisione paritaria sugli acciai per cuscinetti ha riportato che le classificazioni convenzionali ASTM e JIS possono non distinguere materiali molto puliti; esprimere la dimensione massima dell’inclusione come √area e applicare la statistica dei valori estremi può separare popolazioni che risultano identiche in una classificazione ordinaria mediante tavole di riferimento.

Anche la struttura di solidificazione determina il modo in cui le lavorazioni successive esporranno le inclusioni. Una particella intrappolata tra i dendriti può allungarsi lungo l’asse del prodotto durante la riduzione. Un’altra particella, situata in una regione meno vincolata, può fratturarsi, disperdersi o mantenere una forma compatta.

![Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche](/images/uploads/8b9e24c7-2452-4ca7-a38a-67eff665170c/wiki-inline-a-steel-inclusion-population-before-and-after-rolling-showing-a-manganese-sulfid-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/8b9e24c7-2452-4ca7-a38a-67eff665170c/wiki-inline-a-steel-inclusion-population-before-and-after-rolling-showing-a-manganese-sulfid-2027x2560.avif "Ingrandisci immagine — Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche")Working changes inclusion shape, orientation, spacing, and apparent morphology.

### Deformazione durante la laminazione e la forgiatura

La laminazione e la forgiatura non rimuovono tutte le inclusioni. Ne modificano la geometria, l’orientamento, la spaziatura e talvolta anche la struttura interna. Un solfuro duttile come MnS può deformarsi insieme all’acciaio circostante, diventando una lunga e stretta striscia allungata parallela alla direzione di laminazione. Gli ossidi come l’allumina sono generalmente più duri e meno duttili della matrice. Possono fratturarsi in segmenti, ruotare, perdere l’adesione all’acciaio o rimanere relativamente globulari. Alcuni silicati si ammorbidiscono alle temperature di lavorazione a caldo e possono allungarsi; altri si comportano più come particelle fragili. La risposta è determinata dalla composizione chimica.

Per questo motivo, le strisce simili a solfuri differiscono dagli ossidi globulari sia nell’aspetto sia negli effetti. Una sezione longitudinale di acciaio laminato può mostrare MnS come linee sottili dall’aspetto continuo, mentre una sezione trasversale può mostrare brevi punti o macchie appiattite. Un agglomerato di allumina può apparire come diversi frammenti angolari su un piano e come un’unica particella irregolare su un altro. La popolazione non è necessariamente cambiata nel numero; è cambiata la sezione attraverso la quale vengono intersecati oggetti tridimensionali.

Il rapporto di riduzione è importante. Un prodotto fortemente laminato può distribuire le inclusioni su una distanza maggiore e ridurne lo spessore apparente, mentre la forgiatura può rompere gli agglomerati e ridistribuire le particelle attraverso compressioni ripetute. Al contrario, una lavorazione insufficiente può lasciare agglomerati concentrati o difetti associati al ritiro. La norma ISO 4967:2026 specifica un metodo micrografico per prodotti di acciaio laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3; il suo campo di applicazione collega il metodo di osservazione alla deformazione precedente, invece di considerare equivalenti tutte le condizioni di colata.

Le norme citate rappresentano quadri nazionali, regionali e internazionali diversi per l’esame e la refertazione delle inclusioni.

Le norme codificano questi effetti morfologici in modi diversi. ASTM E45-25 fornisce quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni nell’acciaio lavorato. Le categorie microscopiche ASTM A, B, C e D sono classi di descrizione morfologica, non identificazioni chimiche dirette. Le tavole di riferimento ASTM E45 associano A ai solfuri, B all’allumina, C ai silicati e D agli ossidi globulari; le serie sottile e pesante vengono valutate con un ingrandimento di 100× su un campo del provino di circa 0,50 mm². Queste denominazioni descrivono osservazioni utili, ma una striscia di tipo A non costituisce un’analisi chimica di MnS.

La norma DIN EN 10247:2017 utilizza immagini standard per l’esame micrografico, mentre la norma ISO 4967 specifica il metodo internazionale corrispondente. La norma JIS G 0555:2020 definisce invece il Tipo A come inclusioni formate da deformazione viscosa durante la lavorazione, il Tipo B come inclusioni granulari e discontinue e il Tipo C come inclusioni disperse in modo irregolare senza deformazione viscosa. Le categorie hanno finalità in parte sovrapponibili, ma non sono gradi intercambiabili.

Di conseguenza, due laboratori possono esaminare materiale proveniente dallo stesso calore di acciaio e riportare popolazioni di inclusioni dall’aspetto diverso se utilizzano piani, ingrandimenti, campi visivi, storie di riduzione o norme differenti. Una classificazione mediante tavole descrive ciò che il metodo selezionato consente di osservare. La SEM/EDS può identificare la composizione e la morfologia particella per particella; l’analisi delle immagini può quantificare dimensione e distribuzione; l’ossigeno totale stima il contenuto associato alle specie contenenti ossigeno; l’analisi dei valori estremi riguarda le particelle di dimensioni maggiori. Nessuno di questi metodi sostituisce gli altri.

## ASTM E45: metodi, categorie e valutazioni nelle tabelle di riferimento

ASTM E45-25 è una famiglia di metodi macroscopici e microscopici, non un unico grado universale di purezza dell’acciaio. Strong evidence

 \[1\] \[1\] [**ASTM E45: Standard Practice for Determining the Inclusion Content of Steel**](https://store.astm.org/standards/e45). ASTM International. ASTM International standard, 2025.ASTM E45-25 non è una singola procedura microscopica e non assegna a un acciaio un unico grado universale di pulizia. È una famiglia di metodi per determinare e riportare il contenuto di inclusioni non metalliche negli acciai lavorati. ASTM International dichiara che l’edizione del 2025 comprende quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici. Il metodo selezionato modifica l’osservazione, l’area esaminata, la sensibilità alle dimensioni e alla forma delle inclusioni e il formato del risultato riportato.

Questa distinzione è importante perché le inclusioni sono particelle insolubili che si formano durante la produzione o la colata dell’acciaio e rimangono intrappolate mentre il metallo solidifica. Una valutazione può descrivere ciò che appare in una sezione preparata senza identificare completamente la composizione chimica delle particelle o prevederne l’effetto in ogni applicazione. Il lavoro IMPACTS di NIST identifica composizione, dimensioni e numero come parametri importanti della pulizia; anche la distribuzione e la posizione influenzano il comportamento delle inclusioni durante laminazione, forgiatura, lavorazione meccanica, fatica e frattura.

#### Cosa rivelano i gruppi di metodi ASTM E45

- **Metodi macroscopici** Rivelano segregazioni, raggruppamenti, striature, inclusioni grandi e altre discontinuità di dimensioni maggiori su aree relativamente ampie.
- **Metodi microscopici** Esaminano sezioni lucidate e attaccate a un ingrandimento specificato, confrontandole con criteri di classificazione o con quantità misurate di inclusioni.
- **Confronto con immagini di riferimento** Fornisce un confronto visivo standardizzato, ma rimane sensibile alla selezione dei campi e al giudizio dell’operatore.
- **Analisi automatizzata delle immagini** Può misurare la lunghezza, la larghezza, la frazione areica, il diametro equivalente, il rapporto d’aspetto e la densità numerica delle inclusioni.

### I quattro metodi macroscopici e i cinque metodi microscopici

I metodi macroscopici esaminano un’area relativamente estesa o un’indicazione di maggiore scala nell’acciaio. Sono utili per rilevare segregazioni, cluster, striature, inclusioni di grandi dimensioni e altre discontinuità che potrebbero non essere osservate in un piccolo campo microscopico. A seconda del metodo e del prodotto, l’esame può riguardare una superficie di frattura, una superficie macroattaccata, una sezione sottoposta ad attacco profondo o un’altra area preparata per mettere in evidenza discontinuità di maggiore scala. Questi metodi rispondono a una domanda diversa rispetto al conteggio delle inclusioni in una sezione lucidata: non “quante particelle sono presenti in questo piccolo campo?”, bensì “il prodotto contiene discontinuità evidenti o insolitamente concentrate nella regione esaminata?”.

I metodi microscopici esaminano sezioni lucidate e attaccate a un ingrandimento specificato e confrontano le inclusioni osservate con criteri di valutazione definiti. ASTM E45 comprende valutazioni basate su tabelle e metodi basati sul conteggio o sulla misurazione delle inclusioni; pertanto, i cinque metodi microscopici non devono essere considerati versioni intercambiabili dello stesso esame. Uno può porre l’accento sul campo peggiore, un altro può registrare il numero o la lunghezza delle inclusioni su un’area definita e un altro ancora può utilizzare l’analisi automatizzata delle immagini. Il risultato dipende dall’orientamento della sezione, dal piano di campionamento, dalla selezione dei campi, dalle impostazioni del microscopio, dalle regole di soglia e dal fatto che la procedura riporti l’osservazione massima o una media.

Una valutazione mediante tabella è particolarmente sensibile alla selezione del campo. Se l’operatore ricerca e riporta il campo peggiore, una striatura localizzata di inclusioni può determinare il risultato. Se i campi vengono selezionati sistematicamente e mediati, lo stesso acciaio può ricevere una descrizione numerica inferiore pur contenendo la medesima caratteristica locale. Nessuno dei due risultati è automaticamente “corretto” senza conoscere il metodo richiesto dalla specifica del materiale.

L’analisi automatizzata aggiunge misurazioni di lunghezza, larghezza, frazione di area, diametro equivalente, rapporto d’aspetto e densità numerica, ma l’automazione non elimina il problema metodologico. Graffi di lucidatura, contrasto dell’attacco, pori, particelle di carburo e inclusioni a contatto possono essere classificati erroneamente se le regole di acquisizione delle immagini e di verifica non sono controllate. Il progetto ASCAT, sponsorizzato dal DOE, ha dimostrato il valore della microscopia elettronica a scansione controllata da computer con analisi a raggi X per correlare le dimensioni e la composizione delle singole inclusioni con la loro distribuzione. Si tratta di caratterizzazione, non di una semplice analisi comparativa convenzionale mediante le tabelle E45.

### Categorie morfologiche A, B, C e D

ASTM E45 organizza le osservazioni microscopiche in quattro categorie morfologiche denominate; il grafico non quantifica la concentrazione chimica.

Le note categorie microscopiche ASTM E45 sono classi di rendicontazione morfologica. Descrivono il modo in cui un’inclusione o una striatura di inclusioni appare nella sezione lucidata.

**A-solfuro** indica inclusioni allungate e deformabili comunemente associate a striature di solfuri. L’appendice ASTM identifica il tipo A come solfuro. In un prodotto laminato, queste inclusioni presentano generalmente la dimensione maggiore parallela alla direzione di lavorazione.

**B-allumina** descrive inclusioni o cluster angolari, spesso dall’aspetto fragile, associati nelle tabelle di riferimento all’allumina. Possono apparire come particelle discrete, gruppi allineati o cluster frammentati, e la loro forma può riflettere la deformazione e la frammentazione durante la lavorazione.

**C-silicato** descrive inclusioni allungate e deformabili identificate nell’appendice come silicati. Come le inclusioni A, le inclusioni C possono formare striature, ma la loro morfologia e la loro posizione nella tabella le distinguono dalla serie A.

**D-ossido globulare** comprende inclusioni di ossido generalmente arrotondate o globulari. Le tabelle di riferimento ASTM identificano il tipo D come ossido globulare, con valutazioni basate sulle dimensioni, sul numero e sull’aspetto delle particelle nel campo osservato.

Questi nomi non devono essere interpretati superficialmente come identificazioni chimiche complete. “B-allumina”, per esempio, è una designazione di riferimento ASTM collegata a una morfologia caratteristica e a una classe della tabella; non dimostra che ogni particella appartenente a quella classe sia costituita da Al₂O₃ puro. Le inclusioni possono contenere ossidi misti, solfuri, silicati, alluminati di calcio, fasi di spinello, scoria inglobata o prodotti di reazione. La conferma della composizione chimica richiede un’altra tecnica, comunemente la microscopia elettronica a scansione con spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (SEM/EDS); anche la SEM/EDS richiede cautela, poiché le particelle di piccole dimensioni possono essere influenzate dalla matrice circostante di acciaio.

Altre norme utilizzano sistemi di categorie differenti. JIS G 0555:2020 utilizza il tipo A per le inclusioni formate da deformazione viscosa durante la lavorazione, il tipo B per le inclusioni granulari e discontinue e il tipo C per le inclusioni disperse irregolarmente senza deformazione viscosa. Queste designazioni di tipo A, B e C non sono intercambiabili con le designazioni A, B, C e D della ASTM E45.

### Serie sottile e pesante nel campo di riferimento

Le immagini di riferimento ASTM E45 associano quattro categorie morfologiche a serie di severità sottile e pesante.
| Categoria ASTM E45 | Descrizione di riferimento | Serie |
|---|---|---|
| A | Solfuro | Sottile e pesante |
| B | Allumina | Sottile e pesante |
| C | Silicato | Sottile e pesante |
| D | Ossido globulare | Sottile e pesante |

Le tabelle di riferimento dell’appendice ASTM E45 valutano le inclusioni A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare in serie sottile e pesante. “Sottile” e “pesante” descrivono la quantità e la gravità visiva della popolazione di inclusioni rappresentata dall’immagine di riferimento; non sono tipi chimici distinti.

Il confronto con la tabella viene effettuato a un ingrandimento di 100× su un’area di campo del campione pari a circa 0,50 mm². Questo campo di riferimento fisso attribuisce al numero della tabella una scala definita. Ciò non significa che l’intero semilavorato, barra, lamiera o forgiato contenga soltanto le particelle visibili in un singolo campo. Una valutazione è un’osservazione effettuata su sezioni e campi campionati, pertanto la posizione e l’orientamento del campionamento rimangono fondamentali. Le sezioni longitudinali possono mettere in evidenza le striature in modo diverso rispetto alle sezioni trasversali, mentre una popolazione poco numerosa di particelle di grandi dimensioni può sfuggire completamente a un esame su una piccola area.

Questa limitazione spiega perché un risultato ottenuto mediante le tabelle E45 non dovrebbe essere convertito in una dichiarazione universale di conformità o non conformità senza fare riferimento alla specifica di prodotto applicabile. Un acciaio riportato, per esempio, come D 1.0 presenta un risultato legato alla categoria D, alla serie sottile o pesante, all’ingrandimento, al campo di riferimento, alla sezione esaminata e alla procedura di valutazione selezionata. Non si tratta di una singola percentuale di pulizia e, di per sé, non dice nulla sulla dimensione massima delle inclusioni al di fuori dei campi esaminati.

Per gli acciai per cuscinetti molto puliti, le valutazioni convenzionali ASTM o JIS possono non distinguere differenze significative perché nei campi delle tabelle compaiono troppo poche inclusioni. L’analisi dei valori estremi può affrontare un rischio diverso: la probabile inclusione di dimensioni maggiori in un volume campionato. ASTM E2283-08(2019), elencata insieme ad ASTM E45-25 nell’ambito del sottocomitato ASTM E04.09, riguarda l’analisi dei valori estremi delle inclusioni non metalliche nell’acciaio. Uno studio giapponese ha riferito che la dimensione massima delle inclusioni, espressa come √area, può essere valutata mediante statistiche dei valori estremi. Anche ISO 4967:2026 specifica un metodo micrografico che utilizza tabelle di riferimento o l’analisi delle immagini per prodotti di acciaio laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3.

Pertanto, le valutazioni mediante le tabelle E45 rimangono utili per il confronto standardizzato basato sulla morfologia, ma non sono analisi chimiche, misurazioni dell’ossigeno totale né garanzie contro la presenza di una rara inclusione di grandi dimensioni. Ciascuna risponde a una domanda più circoscritta.

## ISO 4967 e DIN EN 10247: il quadro di riferimento delle immagini micrografiche standard

### Ambito di applicazione e rapporto di riduzione della norma ISO 4967:2026

#### Limite di applicazione

Non applicare automaticamente l’interpretazione della norma ISO 4967:2026 all’acciaio colato o al materiale sottoposto a lavorazione limitata. Il campo di applicazione dichiarato è legato ai prodotti laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3.

La norma ISO 4967:2026 definisce un metodo micrografico per la valutazione delle inclusioni non metalliche nei prodotti di acciaio laminati o forgiati aventi un rapporto di riduzione pari almeno a 3. Questa qualificazione non è un dettaglio secondario. La laminazione e la forgiatura modificano la forma e la spaziatura delle particelle intrappolate; pertanto, il metodo presuppone che il prodotto abbia subito una lavorazione sufficiente a produrre la morfologia delle inclusioni alla quale si applica la procedura. A una sezione di acciaio colato, o a un prodotto con una deformazione minore, non dovrebbe essere automaticamente attribuito lo stesso significato previsto da questa norma.

Il metodo esamina una sezione lucidata, preparata e sottoposta ad attacco metallografico oppure non attaccata, mediante confronto con tavole di riferimento standard, o mediante analisi d’immagine quando la procedura e il sistema di rendicontazione lo consentono. Il risultato è quindi una descrizione di ciò che appare in determinati campi microscopici, non un’analisi chimica diretta dell’acciaio. Le inclusioni non metalliche sono particelle insolubili formatesi durante la produzione dell’acciaio o la colata e trattenute durante la solidificazione. La loro composizione, dimensione, quantità, morfologia, distribuzione e posizione possono influire sulle prestazioni; tuttavia, una valutazione convenzionale mediante tavole rileva solo alcune di queste variabili.

La riduzione modifica inoltre la morfologia in modo dipendente dalla direzione. Una particella di solfuro di manganese può trasformarsi in una stringer allungata, mentre un cluster duro di allumina può fratturarsi, distribuirsi più ampiamente o rimanere come gruppo compatto. Una valutazione eseguita su una sezione longitudinale può quindi differire in modo sostanziale da una eseguita su una sezione trasversale. La direzione del campionamento, la posizione della sezione e il numero di campi devono accompagnare la valutazione affinché un altro laboratorio possa interpretarla correttamente.

La norma ISO 4967:2026 non stabilisce un unico grado universale di pulizia. Stabilisce un metodo e le relative condizioni. Un risultato riportato può distinguere le classi di inclusioni e il loro livello di severità, ma il significato di tale risultato dipende dal prodotto, dal grado di acciaio, dal piano di esame e dalla specifica di accettazione. L’ossigeno totale può indicare il carico complessivo di inclusioni contenenti ossigeno, ma non può identificare la forma delle particelle né indicare se siano presenti poche inclusioni di grandi dimensioni. Al contrario, una valutazione micrografica può mostrare la morfologia senza dimostrare l’identità chimica di ogni particella.

### DIN EN 10247:2017 e immagini standard

La norma DIN EN 10247:2017 è l’adozione tedesca della norma europea EN 10247:2017, dal titolo *Esame micrografico delle inclusioni non metalliche negli acciai mediante immagini standard*. La sigla “DIN EN” indica che il documento europeo è stato adottato nel sistema tedesco di normazione; non si tratta semplicemente di una traduzione tedesca informale di una procedura nazionale non correlata. Il suo quadro basato su immagini standard è strettamente connesso all’approccio micrografico internazionale specificato dalla norma ISO 4967.

L’operatore confronta i campi osservati con immagini di riferimento che rappresentano l’aspetto e la severità delle inclusioni. In pratica, ciò significa valutare caratteristiche quali lunghezza, spessore, angolarità, continuità, raggruppamento e deformazione apparente. La serie di immagini fornisce un linguaggio visivo condiviso, ma non trasforma l’aspetto in composizione chimica. Per esempio, una caratteristica scura e allungata può essere compatibile con una stringer di solfuro, mentre un gruppo angolare compatto può suggerire allumina; la conferma richiederebbe un metodo quale la microscopia elettronica a scansione con analisi a raggi X a dispersione di energia (SEM/EDS).

Il noto sistema ASTM E45-25 illustra la stessa limitazione nell’ambito di un’altra famiglia di norme. ASTM E45-25 fornisce quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni negli acciai lavorati. Le categorie microscopiche ASTM A, B, C e D descrivono la morfologia, anziché identificare direttamente la composizione. Le tavole complementari di ASTM E45 identificano i tipi A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare, con serie per inclusioni sottili e pesanti valutate a un ingrandimento di 100× su un’area di campo di circa 0,50 mm². Tali denominazioni e i valori delle tavole non devono essere trasferiti alla DIN EN 10247:2017 o alla ISO 4967 come se le scale fossero intercambiabili.

La norma JIS G 0555:2020 dimostra perché i sistemi di designazione richiedano cautela. Essa utilizza il Tipo A per le inclusioni formatesi mediante deformazione viscosa durante la lavorazione, il Tipo B per le inclusioni granulari e discontinue e il Tipo C per le inclusioni disperse in modo irregolare senza deformazione viscosa. Caratteristiche visive simili possono ricevere denominazioni, classi o limiti diversi in base alla norma applicata.

### Tavole di riferimento e analisi d’immagine

Il confronto con immagini standard è rapido, familiare e utile per il controllo della produzione. Esso comporta tuttavia una valutazione da parte dell’operatore. Due esaminatori possono selezionare campi diversi, assegnare un campo limite a classi di severità differenti o interpretare un raggruppamento in modo diverso. La selezione dei campi è particolarmente importante perché le inclusioni non sono distribuite uniformemente in una barra o in una billetta. Una piccola area esaminata può non rilevare affatto una particella rara di grandi dimensioni.

L’analisi d’immagine sostituisce parte della valutazione visiva con quantità misurate quali la frazione areale delle inclusioni, il diametro equivalente, la lunghezza, la larghezza, il rapporto d’aspetto e il numero per unità di area. Essa non elimina la dipendenza dal metodo. La preparazione del provino controlla graffi, strappi di materiale, arrotondamento dei bordi e rilievo superficiale. L’ingrandimento controlla la particella più piccola rilevabile. L’illuminazione, la messa a fuoco, la calibrazione della fotocamera e le regole di selezione dei campi influenzano la segmentazione. La sogliatura può unire particelle adiacenti, escludere inclusioni poco contrastate o classificare danni di lucidatura come inclusioni. Le convenzioni di rendicontazione determinano quindi se il risultato viene espresso come conteggio, frazione areale, dimensione massima, distribuzione dimensionale o frequenza di classe.

Di conseguenza, una valutazione mediante tavole secondo ISO 4967:2026 e un risultato ottenuto mediante analisi d’immagine non dovrebbero essere considerati misurazioni intercambiabili. Possono esaminare lo stesso acciaio rispondendo tuttavia a domande diverse. L’analisi d’immagine può quantificare numerosi campi, mentre il metodo basato su tavole può essere più direttamente allineato a una specifica di acquisto o di processo. SEM/EDS aggiunge informazioni sulla composizione e sulla morfologia delle singole particelle; ASTM E2283-08(2019) tratta l’analisi dei valori estremi quando l’oggetto d’interesse è l’inclusione di dimensioni maggiori. Uno studio JIS sottoposto a revisione paritaria ha rilevato che le valutazioni convenzionali ASTM e JIS possono non riuscire a distinguere acciai per cuscinetti molto puliti, mentre la dimensione massima dell’inclusione espressa come √area può essere valutata mediante statistiche dei valori estremi. Il risultato corretto è quindi quello il cui metodo, provino e convenzioni di rendicontazione corrispondono alla domanda relativa al cedimento.

## JIS G 0555 e SAE J422: domande simili, confini di classificazione differenti

JIS G 0555:2020 e SAE J422:201801 esaminano entrambe le inclusioni non metalliche nell’acciaio lucidato, ma non definiscono la pulizia metallurgica attraverso categorie o logiche di rendicontazione identiche. Ciascuna norma produce un’osservazione dipendente dal metodo. Il risultato dipende dalla posizione del provino, dalla preparazione della superficie, dall’ingrandimento, dal campo esaminato, dalla morfologia delle inclusioni e dalle regole utilizzate per assegnare una classe o una quantità. Una “valutazione della pulizia secondo JIS” non può quindi essere trattata come equivalente diretto di una valutazione secondo SAE o ASTM senza confrontare le norme stesse.

### Tipo A, Tipo B e Tipo C secondo JIS

JIS G 0555:2020 classifica le inclusioni in base al loro aspetto dopo la lavorazione e al modo in cui sono distribuite nella matrice dell’acciaio. La classificazione è morfologica, non costituisce un’identificazione chimica diretta.

Le inclusioni di **Tipo A** si formano per deformazione viscosa durante la lavorazione. Nell’acciaio laminato o forgiato appaiono comunemente come particelle allungate o filiformi, allineate con la direzione di lavorazione. Il solfuro di manganese (MnS) è un esempio frequente di inclusione in grado di produrre questo aspetto, in particolare negli acciai con un contenuto di zolfo sufficiente e un comportamento favorevole durante la lavorazione a caldo. La classificazione, tuttavia, descrive il modello di deformazione osservato; non stabilisce che ogni indicazione di Tipo A sia chimicamente MnS.

Le inclusioni di **Tipo B** sono granulari e discontinue. Anziché formare una lunga stringa continua, appaiono come particelle separate o brevi gruppi di particelle. I prodotti di disossidazione ricchi di allumina possono produrre questo tipo di aspetto, sebbene la conferma chimica richieda un metodo quale la microscopia elettronica a scansione con spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (SEM/EDS). I raggruppamenti di piccole particelle possono essere rilevanti anche quando le loro dimensioni individuali sono modeste, poiché il raggruppamento può agire come un campo concentrato di difetti.

Le inclusioni di **Tipo C** sono disperse in modo irregolare e non mostrano deformazione viscosa. Il loro aspetto casuale o disperso le distingue dalla popolazione allineata di Tipo A. In questa categoria si possono incontrare particelle di ossido o silicato, ma anche in questo caso la designazione di Tipo C si basa sulla morfologia e sulla distribuzione, anziché su un’analisi chimica.

Questa distinzione è importante quando la forma dell’inclusione controlla il comportamento a fatica o a frattura. Un solfuro sottile e allungato e una particella compatta di ossido possono occupare aree proiettate simili, producendo però concentrazioni di tensione, percorsi di cricca ed effetti sulla lavorabilità differenti. JIS G 0555 registra la classe visiva stabilita dalla propria procedura; non riduce composizione, dimensione, posizione e conseguenza meccanica a un unico valore universale di pulizia metallurgica.

### Pratica microscopica quantitativa SAE J422

SAE J422:201801 affronta la questione come una pratica microscopica quantitativa per determinare la pulizia metallurgica dell’acciaio. Anziché considerare un’immagine di riferimento come descrizione completa del materiale, l’esame conta e misura le indicazioni di inclusione all’interno di osservazioni microscopiche definite. Il risultato riportato è quindi legato all’area campionata, all’ingrandimento, alle regole di misurazione e alla popolazione di inclusioni visibili in tali condizioni.

Questo definisce un confine diverso dal semplice assegnare il Tipo A, B o C secondo JIS. Una classe JIS comunica principalmente le caratteristiche di deformazione e dispersione. SAE J422 può quantificare la popolazione di inclusioni osservata, ma il risultato numerico rappresenta comunque soltanto le sezioni ispezionate e i limiti di rilevazione della pratica. Un numero ridotto di inclusioni di grandi dimensioni può avere conseguenze più rilevanti di molte particelle fini, mentre un conteggio medio può nascondere una particella rara di dimensioni massime e dannose. I metodi dei valori estremi affrontano questa domanda distinta; ASTM E2283-08(2019), nell’ambito del sottocomitato ASTM E04.09, riguarda l’analisi dei valori estremi delle inclusioni non metalliche nell’acciaio.

SAE J422:201801 stabilisce inoltre una limitazione diretta dell’ambito di applicazione: le sue microfotografie **“non sono destinate agli acciai risolforati o agli acciai per cuscinetti ad alto tenore di carbonio generalmente classificati utilizzando ASTM E45.”** Questa frase impedisce un uso improprio comune. Le fotografie e la pratica quantitativa non dovrebbero essere applicate come se costituissero il sistema di classificazione di riferimento per tali famiglie di acciai.

### Esclusioni per gli acciai risolforati e per cuscinetti

Gli acciai risolforati contengono zolfo deliberatamente aumentato, comunemente per migliorare la lavorabilità. La loro popolazione di solfuro di manganese può differire sostanzialmente, per quantità, rapporto d’aspetto e distribuzione, dalla popolazione di inclusioni degli acciai puliti a basso tenore di zolfo. Un metodo di valutazione sviluppato sulla base della morfologia ordinaria delle inclusioni può quindi riportare un elevato contenuto apparente di inclusioni senza distinguere l’ingegnerizzazione intenzionale dei solfuri dalla contaminazione dannosa da ossidi.

Gli acciai per cuscinetti ad alto tenore di carbonio rappresentano un altro confine. Le prestazioni dei cuscinetti possono dipendere fortemente da inclusioni rare di ossido di dimensioni molto grandi, non soltanto dalla popolazione media del campo. Le valutazioni convenzionali basate su tavole possono non distinguere gli acciai per cuscinetti molto puliti, perché il metodo campiona aree limitate e comprime distribuzioni dimensionali differenti in valutazioni ordinali simili. Uno studio JIS sottoposto a revisione paritaria ha riportato questa limitazione e ha discusso la dimensione massima delle inclusioni attraverso il parametro radice quadrata dell’area, √area, combinato con la statistica dei valori estremi.

La stessa ASTM E45-25 fornisce quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni nell’acciaio lavorato. Le sue tavole di riferimento complementari identificano i tipi A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare, utilizzando serie sottili e pesanti a 100× su un campo di circa 0,50 mm². Tali denominazioni non sono intercambiabili con il Tipo A, il Tipo B e il Tipo C secondo JIS, nonostante la presenza delle stesse lettere.

La regola pratica è semplice: non convertire le valutazioni basandosi soltanto sulla lettera, sul numero o su una presunta graduatoria di pulizia metallurgica. Verificare innanzitutto il grado dell’acciaio, la popolazione di inclusioni, la storia di riduzione, l’orientamento del provino, l’area ispezionata, l’ingrandimento e le clausole di esclusione. Quando la questione riguarda la composizione chimica, utilizzare SEM/EDS; quando riguarda l’ossigeno totale, misurare l’ossigeno totale; quando riguarda la particella dannosa di dimensioni maggiori, utilizzare un metodo appropriato basato sui valori estremi o su √area. Ciascun metodo risponde a una domanda diversa.

## Preparazione dei Provini, Microscopia e Disciplina nella Reportistica

### Direzione del Campionamento e Preparazione Metallografica

Un risultato relativo alle inclusioni inizia dal provino, non dal microscopio. Il piano di campionamento dovrebbe specificare se la sezione è longitudinale, trasversale o prelevata lungo un altro piano definito, poiché la lavorazione modifica sia la forma sia la spaziatura delle inclusioni. Un solfuro laminato può apparire come una lunga banda in una sezione longitudinale, ma come una particella corta, o quasi come un punto, in una sezione trasversale. Le due osservazioni descrivono la stessa caratteristica tridimensionale da direzioni diverse.

Anche la forma del prodotto è importante. ASTM E45-25 riguarda il contenuto di inclusioni negli acciai lavorati e fornisce quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinarlo e riportarlo. ISO 4967:2026 specifica un metodo micrografico per prodotti laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3. Un risultato ottenuto da una barra fortemente ridotta non dovrebbe essere presentato come se rappresentasse un prodotto colato, un materiale ottenuto mediante forgiatura delle polveri o una forma di acciaio non specificata. La posizione di campionamento — superficie, quarto dello spessore, centro o altra posizione indicata — deve accompagnare il risultato, poiché le inclusioni possono segregarsi o concentrarsi in regioni specifiche.

Prima della preparazione, la superficie di taglio dovrebbe essere identificata rispetto alla principale direzione di lavorazione. Il taglio può deformare per strisciamento i costituenti teneri, estrarre le particelle o introdurre graffi che assomigliano a inclusioni allungate. La smerigliatura e la lucidatura dovrebbero produrre una superficie piana e pulita, con graffi e deformazioni rimossi in misura sufficiente per il metodo di esame selezionato. Un rilievo eccessivo intorno agli ossidi duri può alterare le dimensioni apparenti; i danni di lucidatura possono rompere o dislocare le inclusioni; residui di panni, abrasivi, materiali di inglobamento o manipolazione possono essere scambiati per materiale estraneo. La pulizia tra le fasi di preparazione e la protezione della superficie finita fanno quindi parte del controllo della misurazione, anche quando una norma non prescrive una singola sequenza universale di preparazione.

Anche l’attacco richiede analoga cautela. Se lo scopo è una classificazione delle inclusioni, il rapporto dovrebbe indicare se la superficie è stata esaminata non attaccata oppure dopo l’applicazione di un reagente specifico, poiché il contrasto della matrice e il contorno apparente di un’inclusione possono cambiare. Una sezione lucidata tecnicamente leggibile, ma contaminata o fortemente graffiata, non viene resa idonea da un maggiore ingrandimento microscopico. La qualità della preparazione stabilisce il limite.

### Campi Bidimensionali e Morfologia delle Inclusioni

Un campo metallografico è un campione bidimensionale di una popolazione tridimensionale. Da solo, non può stabilire il volume reale, la lunghezza massima o la distribuzione spaziale di ogni inclusione nel prodotto. La selezione dei campi influisce quindi sul risultato. L’esame delle sole regioni visivamente pulite può sottostimare le inclusioni disperse; la selezione deliberata del campo più sporco può sovrastimare la pulizia ordinaria, pur potendo rispondere a una distinta domanda relativa alla posizione peggiore. Il metodo, il piano di campionamento e la regola di selezione dei campi dovrebbero determinare quale pratica sia appropriata. \[2\] \[2\] [**ASTM E45 Adjunct Reference Charts for Inclusion Rating**](https://store.astm.org/adje004502a.html). ASTM International. ASTM International adjunct, 2025.

Ingrandimento e area del campo non sono intercambiabili. Le tavole di riferimento integrative di ASTM E45 utilizzano un ingrandimento di 100× e un’area del campo del provino pari a circa 0,50 mm². Esse identificano le categorie morfologiche delle tavole come A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare, con immagini di serie sottile e pesante per la classificazione. Queste denominazioni descrivono l’aspetto e la morfologia secondo il metodo; non costituiscono analisi chimiche dirette. Un’inclusione che appare come una particella di tipo B non è chimicamente dimostrata essere allumina solo perché la tavola definisce tale categoria “B-allumina”.

Forma, continuità, deformazione e dispersione contengono informazioni metallurgiche. JIS G 0555:2020 utilizza il Tipo A per le inclusioni formate da deformazione viscosa durante la lavorazione, il Tipo B per le inclusioni granulari e discontinue e il Tipo C per le inclusioni distribuite irregolarmente senza deformazione viscosa. Tali categorie non dovrebbero essere convertite tacitamente nei gradi ASTM E45 A, B, C o D. Le designazioni appartengono a sistemi di classificazione diversi.

Il confronto con le tavole è utile quando le dimensioni del campo, l’ingrandimento, l’orientamento del provino e la procedura di classificazione corrispondono alla norma selezionata. L’analisi d’immagine risponde a una domanda diversa. La sogliatura può misurare la frazione di area, il numero di particelle, la lunghezza, la larghezza, il rapporto d’aspetto o la distribuzione dimensionale su un’area più ampia, ma il risultato dipende dall’illuminazione, dalla messa a fuoco, dalle soglie di segmentazione, dalla calibrazione e dalle regole applicate alle particelle a contatto. Il rapporto dovrebbe conservare tali scelte. La microscopia elettronica a scansione automatizzata con analisi a raggi X, sviluppata nell’ambito del progetto ASCAT sponsorizzato dal DOE, aggiunge la composizione alle misurazioni delle dimensioni e della distribuzione delle singole inclusioni. L’ossigeno totale fornisce un indicatore globale correlato all’ossigeno, non una mappa della morfologia o della posizione delle inclusioni. L’analisi dei valori estremi, compreso l’approccio √area discusso in lavori JIS sottoposti a revisione paritaria e trattato da ASTM E2283-08(2019), mira alle particelle insolitamente grandi anziché a un campo medio della tavola.

### Cosa Dovrebbe Identificare un Rapporto Difendibile

Un rapporto difendibile indica per esteso la norma, compresa l’edizione o l’anno: per esempio, ASTM E45-25, ISO 4967:2026, DIN EN 10247:2017 o JIS G 0555:2020. Identifica la forma del prodotto e, ove pertinente, la condizione di riduzione; ISO 4967:2026 si applica a prodotti laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3. Il documento registra inoltre l’identificazione della colata o del lotto, la posizione di campionamento, l’orientamento della sezione rispetto alla laminazione o alla forgiatura e l’eventuale attacco della superficie.

Il sistema di classificazione deve essere esplicito. Occorre indicare le categorie utilizzate, come ASTM E45 A, B, C e D con serie sottile o pesante, oppure JIS G 0555 Tipo A, Tipo B e Tipo C. Occorre specificare l’ingrandimento, il protocollo basato sulle tavole o sull’analisi d’immagine, le dimensioni del campo quando prescritte, il numero o l’area dei campi esaminati e la regola utilizzata per selezionare tali campi. Se sono stati esaminati più provini o orientamenti, questi dovrebbero essere riportati separatamente, anziché essere riuniti in un unico numero privo di spiegazione.

La caratterizzazione chimica richiede una descrizione distinta. Un rapporto che utilizza SEM/EDS dovrebbe identificare tale metodo e indicare se i risultati sono qualitativi o quantitativi; un risultato relativo all’ossigeno totale dovrebbe identificare il metodo analitico e la base del provino. Se è stata utilizzata l’analisi d’immagine, occorre registrare la calibrazione, i criteri di segmentazione, la definizione della dimensione delle particelle, il trattamento delle particelle a contatto e l’area analizzata. Un risultato relativo all’inclusione massima dovrebbe indicare se la dimensione è riportata come lunghezza, diametro equivalente o √area e se è stata applicata una procedura dei valori estremi.

Senza questi dettagli, “acciaio pulito” è un risultato incompleto. Il numero può essere riproducibile all’interno di un singolo laboratorio, pur rimanendo non confrontabile con una classificazione basata sulle tavole, con un valore di ossigeno totale o con una stima della particella massima ottenuta secondo un’altra norma.

## Perché le Classificazioni Convenzionali Possono Non Rilevare l’Inclusione Più Grande e Rara

Una classificazione della pulizia dell’acciaio non costituisce un’affermazione diretta secondo cui una colata contiene, per esempio, inclusioni di “Grado 1” e presenta quindi una dimensione massima nota dei difetti. È il risultato di un metodo di osservazione definito, applicato a un’area definita del provino. Se si modificano l’ingrandimento, l’area esaminata, la classe di inclusione, la regola di refertazione o la posizione di campionamento, la pulizia dichiarata può cambiare senza che cambi l’acciaio stesso.

Questo aspetto è particolarmente importante negli acciai per cuscinetti, nei quali il danneggiamento per fatica può iniziare da un’unica inclusione insolitamente grande, anziché dalla popolazione media delle particelle. Le inclusioni non metalliche sono particelle insolubili che si formano durante la produzione o la colata dell’acciaio e rimangono intrappolate durante la solidificazione. La loro composizione, dimensione, quantità, morfologia, distribuzione e posizione influenzano tutte il loro effetto. L’ossigeno totale può indicare il carico complessivo di ossidi, mentre l’analisi ottica automatizzata o la SEM/EDS possono descrivere le singole particelle; nessuno dei due risultati è intercambiabile con una classificazione mediante tabelle.

### Aspetto medio rispetto alla dimensione estrema delle inclusioni

Le classificazioni microscopiche convenzionali sono efficaci nel descrivere l’aspetto tipico di un campo esaminato. Sono meno efficaci nel rispondere a una domanda diversa: qual è la più grande inclusione che è probabile si verifichi nell’intero volume del prodotto?

ASTM E45-25 prevede quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni nell’acciaio lavorato. Le sue tavole microscopiche di riferimento identificano i tipi A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare. Con un ingrandimento di 100×, le tavole utilizzano immagini delle serie sottile e pesante su un’area di campo del provino pari a circa 0,50 mm². Questa procedura crea un confronto ripetibile, ma limita anche l’osservazione a una piccola area campionata e alle categorie visive definite dal metodo.

La stessa limitazione è presente nella norma JIS G 0555:2020, sebbene le sue categorie siano organizzate diversamente. Il tipo A comprende le inclusioni formatesi per deformazione viscosa durante la lavorazione, il tipo B comprende le inclusioni granulari e discontinue, mentre il tipo C comprende le inclusioni disperse irregolarmente senza deformazione viscosa. Si tratta di classi morfologiche e distributive, non di identificazioni chimiche complete. Una classificazione di tipo B non dimostra di per sé che ogni particella sia costituita da allumina, così come una classificazione D secondo ASTM non stabilisce, mediante analisi chimica, la presenza di un singolo composto ossidico.

Le classificazioni ASTM e JIS convenzionali possono non distinguere gli acciai per cuscinetti molto puliti che differiscono per le loro inclusioni di maggiori dimensioni. Limited evidence

Lo studio sottoposto a revisione paritaria che ha esaminato le classificazioni JIS della pulizia di acciai per cuscinetti molto puliti ha mostrato perché questa distinzione è importante. I risultati convenzionali ASTM e JIS potevano non distinguere acciai che differivano per la dimensione delle loro inclusioni più grandi, anche quando entrambi apparivano eccezionalmente puliti secondo le procedure di classificazione di routine. Un basso numero medio o un aspetto favorevole secondo le tavole può coesistere con una particella rara e ad alta conseguenza. Se i campi esaminati non contengono quella particella, la classificazione registra l’aspetto ordinario, non la coda estrema della distribuzione dimensionale.

Si tratta di un problema di campionamento, non necessariamente di un difetto del metodo basato sulle tavole. Una classificazione mediante tavole chiede quanto contenuto di inclusioni sia visibile in un campo e in una categoria prescritti. Non promette una stima della particella massima presente in un anello di cuscinetto, in una barra o in una grande colata di produzione. La probabilità di individuare un’inclusione rara aumenta con l’area e il volume esaminati. Un test che esamina pochi millimetri quadrati non può fornire le stesse informazioni di un test che rappresenti statisticamente un grande volume di acciaio.

![Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche](/images/uploads/adf57ddd-a5c3-4f6a-aad4-187f1ac8dc52/wiki-inline-a-scanning-electron-microscope-examination-of-a-polished-steel-inclusion-with-an-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/adf57ddd-a5c3-4f6a-aad4-187f1ac8dc52/wiki-inline-a-scanning-electron-microscope-examination-of-a-polished-steel-inclusion-with-an-1920x1288.avif "Ingrandisci immagine — Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche")SEM/EDS links an individual particle’s morphology with its measured elemental composition.

### Il concetto di √area

√area **√area** La radice quadrata dell’area proiettata bidimensionale di un’inclusione su una sezione lucidata, utilizzata come parametro pratico della dimensione nell’analisi delle inclusioni basata sui valori estremi e sensibile alla fatica.

Per la valutazione delle inclusioni estreme, la dimensione massima dell’inclusione viene spesso espressa come √area, scritta come la radice quadrata dell’area proiettata dell’inclusione. Se un’inclusione occupa un’area della sezione trasversale lucidata A, il suo parametro dimensionale è

area=A.

Se A è misurata in micrometri quadrati, √area viene riportata in micrometri. Un’inclusione approssimativamente circolare con un’area proiettata di 400 µm² ha quindi √area = 20 µm. Il parametro non afferma che l’inclusione sia una sfera né che sia stato misurato il suo volume tridimensionale effettivo. È un descrittore pratico, bidimensionale, del difetto presentato dalla sezione lucidata.

Questa misura è diventata importante nell’analisi della fatica sensibile alle inclusioni perché l’innesco delle cricche dipende da fattori ulteriori rispetto al numero di inclusioni. Un ossido grande, duro e scarsamente aderente può creare una forte concentrazione locale delle tensioni, in particolare vicino alla superficie o in una posizione sottoposta a elevate tensioni cicliche. La forma, la durezza, la disomogeneità elastica, la condizione della matrice circostante e la posizione restano importanti. √area non sostituisce queste variabili; fornisce una variabile dimensionale coerente per confrontare le particelle insolitamente grandi osservate.

Lo studio JIS sugli acciai per cuscinetti ha utilizzato la √area massima come variabile dei valori estremi, anziché trattarla come un altro indice medio di pulizia. Questo cambiamento nella domanda è decisivo. Invece di chiedersi quante inclusioni siano presenti in un campo ordinario, l’analista si chiede come si comportino i valori più grandi osservati all’aumentare dell’area esaminata e quale dimensione massima ci si possa attendere a un determinato livello di rischio.

Un acciaio può quindi contenere complessivamente poche inclusioni e richiedere comunque attenzione perché il suo valore massimo di √area è elevato. Al contrario, un acciaio con un numero maggiore di piccoli solfuri può ricevere una classificazione di routine meno favorevole, pur comportando un rischio di fatica inferiore rispetto a un acciaio contenente un unico grande agglomerato di alluminato di calcio o di allumina. Anche la chimica resta importante: la SEM/EDS può distinguere allumina, alluminati di calcio, silicati, solfuri e inclusioni di ossidi complessi che una tavola ottica raggruppa soltanto in base all’aspetto.

### ASTM E2283 e analisi dei valori estremi

ASTM E2283-08(2019) tratta l’analisi dei valori estremi delle inclusioni non metalliche nell’acciaio. Rientra nella competenza del Sottocomitato ASTM E04.09, che si occupa anche di ASTM E45-25. Le due norme appartengono quindi alla stessa area tecnica ASTM, ma rispondono a domande di misurazione diverse. ASTM E45 fornisce metodi consolidati per determinare e riportare il contenuto di inclusioni; ASTM E2283 tratta l’elaborazione statistica delle inclusioni rare e grandi.

L’analisi dei valori estremi non rivela magicamente una particella non osservata. Stima la distribuzione dei massimi a partire dalle osservazioni misurate; il risultato dipende quindi dalla preparazione del provino, dall’area esaminata, dal piano di campionamento, dalla soglia di rilevazione e dal fatto che le osservazioni siano indipendenti e rappresentative. Una sezione longitudinale lucidata può mostrare le inclusioni allungate in modo diverso rispetto a una sezione trasversale. Le particelle vicine alla superficie possono essere più dannose di quelle situate in profondità nella sezione, mentre un grande agglomerato può essere conteggiato come un’unica caratteristica o come molte, a seconda della regola di analisi delle immagini.

Per questo motivo, √area e ASTM E2283 non sostituiscono ogni tipo di misurazione della pulizia. Le classificazioni mediante tavole restano utili per il confronto morfologico di routine. L’analisi automatizzata delle immagini può quantificare il numero, la lunghezza, l’area e la distribuzione. La SEM/EDS può identificare la composizione. L’analisi dell’ossigeno totale può monitorare il livello di ossigeno globale. ASTM E2283 aggiunge un metodo per stimare la rilevanza delle osservazioni più grandi e più rare.

La domanda pratica dovrebbe essere definita prima del test: lo scopo è confrontare il contenuto medio di inclusioni, identificare la chimica delle inclusioni, verificare una tendenza produttiva o stimare il difetto massimo rilevante per la fatica? Una classificazione convenzionale può rispondere bene alla prima domanda e male all’ultima. Campi dall’aspetto pulito forniscono informazioni su quei campi. Non dimostrano che l’inclusione più grande presente nell’acciaio sia piccola.

## Analisi automatizzata delle inclusioni: analisi delle immagini, SEM e caratterizzazione mediante raggi X

### Scansione e classificazione assistite da computer

L’analisi automatizzata delle inclusioni trasforma una sezione lucidata di acciaio in un’immagine misurata, anziché in un’impressione visiva. Una fotocamera o un microscopio acquisisce un’area definita, separa le particelle dalla matrice di acciaio in base al contrasto e registra la lunghezza, la larghezza, l’area, il rapporto d’aspetto, l’orientamento e la posizione di ogni elemento rilevato. Il software può quindi classificare le particelle in base alla forma o secondo regole derivate da una norma di riferimento. Questo è un metodo più ripetibile per raccogliere misurazioni rispetto a chiedere a un operatore di confrontare un campo con una tavola stampata, soprattutto quando le inclusioni sono numerose, piccole o ampiamente distribuite.

L’automazione non produce un valore universale di pulizia. ASTM E45-25 prevede quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni negli acciai lavorati, e tali metodi rispondono a domande diverse. Le sue tavole di riferimento microscopiche utilizzano le categorie A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare, con serie sottile e pesante valutate a 100× su un campo del provino di circa 0,50 mm². Queste designazioni sono principalmente classi morfologiche di refertazione, non identificazioni chimiche dirette. Una particella classificata come inclusione di tipo B presenta una forma e una disposizione coerenti con tale classe; la classificazione non dimostra che ogni particella sia costituita da allumina chimicamente pura.

L’analisi delle immagini può riprodurre queste misurazioni basate sulle tavole, ma può anche riportare quantità che una tavola non evidenzia. Può contare migliaia di particelle, calcolare la distribuzione dimensionale, mappare la loro posizione in una sezione e distinguere le stringhe allungate di solfuri dagli ossidi approssimativamente globulari. ISO 4967:2026 consente l’uso di tavole di riferimento standard o dell’analisi delle immagini per prodotti di acciaio laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3. DIN EN 10247:2017 specifica un esame micrografico europeo correlato, basato su immagini standard, mentre JIS G 0555:2020 assegna i tipi A, B e C in base a deformazione, continuità e dispersione, anziché alla composizione chimica.

Il risultato dipende comunque dalle decisioni adottate nell’elaborazione delle immagini. Una soglia che rileva un debole alone di ossido può includere anche i graffi di lucidatura. Una soglia impostata troppo alta può eliminare le inclusioni piccole. Ingrandimento, illuminazione, attacco metallografico, messa a fuoco, regole di segmentazione, area minima delle particelle e trattamento delle particelle a contatto modificano tutti la popolazione riportata. È necessaria la calibrazione mediante un micrometro da tavolino e provini di controllo; la concordanza tra due pacchetti software non dimostra che uno dei due abbia identificato ogni inclusione.

![Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche](/images/uploads/09388fd1-95ac-4656-9a5e-31312350f39d/wiki-inline-a-polished-steel-inclusion-represented-as-a-two-dimensional-projected-area-with-1920x1920.jpg)[](/images/uploads/09388fd1-95ac-4656-9a5e-31312350f39d/wiki-inline-a-polished-steel-inclusion-represented-as-a-two-dimensional-projected-area-with-1920x1920.avif "Ingrandisci immagine — Pulizia dell’acciaio e classificazione delle inclusioni non metalliche")√area is a two-dimensional size descriptor used when the largest inclusion is the concern.

### SEM con analisi ai raggi X

La microscopia elettronica a scansione aggiunge sensibilità chimica alla geometria ottenuta mediante l’imaging ottico. In modalità a elettroni retrodiffusi, le fasi con numero atomico medio più elevato appaiono generalmente più luminose dell’acciaio, mentre l’imaging mediante elettroni secondari enfatizza la morfologia superficiale. Un rivelatore a dispersione di energia dei raggi X può quindi raccogliere i raggi X caratteristici provenienti da una particella selezionata. Lo spettro risultante può indicare manganese e zolfo in un solfuro di manganese, alluminio e ossigeno in una particella ricca di allumina, calcio e ossigeno in un alluminato di calcio, oppure titanio e azoto in un nitruro di titanio. L’analisi può inoltre rivelare particelle miste o stratificate che appaiono simili in una micrografia ottica.

Il progetto ASCAT sponsorizzato dal DOE è un esempio riconosciuto di questo approccio. ASCAT ha sviluppato un sistema di microscopia elettronica a scansione controllato da computer, con analisi ai raggi X, per caratterizzare le singole inclusioni e correlare la loro dimensione, composizione e distribuzione alla pulizia complessiva dell’acciaio. Questa distinzione è importante. Una classificazione basata esclusivamente sulla morfologia registra l’aspetto di un’inclusione dopo la lavorazione e la lucidatura; una caratterizzazione di tipo ASCAT chiede che cosa contenga ciascuna particella, quanto sia grande e dove si trovino le particelle con quella composizione chimica.

SEM/EDS non è un’analisi chimica perfetta. Il volume di interazione può estendersi al di sotto di una piccola inclusione, penetrando nella matrice di acciaio, per cui l’analisi di una particella larga soltanto pochi micrometri può contenere ferro proveniente dal materiale circostante. La contaminazione superficiale, la rugosità, la geometria del rivelatore, la tensione di accelerazione, la scelta degli standard e le correzioni di matrice influenzano i risultati quantitativi. Gli elementi leggeri possono essere difficili da misurare con accuratezza e uno spettro EDS supporta comunemente una classe composizionale, anziché una formula stechiometrica precisa. La conferma della presenza di ossigeno, carbonio o azoto può richiedere standard idonei o metodi complementari, come la spettroscopia a dispersione di lunghezza d’onda.

L’analisi dell’ossigeno totale misura una quantità del tutto diversa. Essa stima l’ossigeno totale trattenuto in un campione di acciaio, compreso quello presente nelle inclusioni di ossido e, a seconda della procedura e delle condizioni del campione, l’ossigeno disciolto o altri contributi contenenti ossigeno. Non identifica ogni inclusione, non ne stabilisce la morfologia, non ne determina la posizione nella sezione e non rivela se l’ossigeno sia concentrato in pochi grandi aggregati di allumina. Al contrario, una scansione automatizzata delle immagini può non rilevare le inclusioni al di sotto del proprio limite di rilevabilità, pur descrivendo dettagliatamente la popolazione visibile. L’ossigeno totale e l’imaging delle inclusioni sono quindi complementari e non sostitutivi l’uno dell’altro.

### Correlare le singole inclusioni con la popolazione dell’acciaio

Una particella misurata non è automaticamente rappresentativa della colata, della bramma, del blumo o della barra finita. Le inclusioni si segregano durante la solidificazione, si allineano durante la laminazione e possono concentrarsi in prossimità della linea centrale, nella regione a un quarto dello spessore, sulla superficie o in uno specifico piano di campionamento. La posizione può determinare il rischio di cedimento anche quando il numero medio è basso. ASTM B796 evidenzia lo stesso punto per le polveri ferrose destinate alla forgiatura da polveri: la composizione, la dimensione, la distribuzione e la posizione delle inclusioni influenzano fortemente il materiale con densità prossima a quella teorica.

#### Controlli minimi per l’analisi automatizzata delle inclusioni

1. **Orientamento del prodotto** Specificare la direzione della sezione rispetto alla laminazione o alla forgiatura.
2. **Posizione della sezione** Registrare se la scansione è vicina alla superficie, a un quarto dello spessore, sulla linea centrale o in un’altra posizione.
3. **Area lucidata e ingrandimento** Definire l’area ispezionata, il numero di campi, l’ingrandimento e il limite di rilevazione.
4. **Regole di elaborazione delle immagini** Documentare la definizione della soglia, la segmentazione, la dimensione minima delle particelle e il trattamento delle particelle a contatto.
5. **Refertazione** Conservare l’intera distribuzione dimensionale e spaziale invece di riportare soltanto una media.

Uno studio automatizzato ben progettato definisce il piano di campionamento prima della scansione. Specifica l’orientamento del prodotto, la posizione della sezione, l’area lucidata, l’ingrandimento, il limite di rilevabilità, il numero di campi e se includere le particelle che intersecano un bordo. Registra inoltre l’intera distribuzione, anziché soltanto una media. Un acciaio con molte inclusioni piccole può comportarsi in modo diverso da uno contenente poche particelle grandi con la stessa area totale delle inclusioni.

I metodi basati sui valori estremi tengono conto di questa differenza. Il sottocomitato ASTM E04.09 elenca ASTM E2283-08(2019), riguardante l’analisi dei valori estremi delle inclusioni non metalliche nell’acciaio, insieme ad ASTM E45-25. Uno studio JIS sottoposto a revisione paritaria ha riferito che le classificazioni convenzionali ASTM e JIS possono non distinguere gli acciai per cuscinetti molto puliti, nei quali l’inclusione più grande può essere più importante della media del campo. La dimensione massima delle inclusioni, espressa come √area, può essere valutata con la statistica dei valori estremi, collegando le particelle osservate a una coda superiore stimata, invece di fingere che una scansione limitata abbia individuato il difetto più grande possibile.

L’automazione migliora la coerenza e la quantità dei dati. Non elimina l’errore di campionamento, le scelte relative alle soglie, i requisiti di calibrazione o la necessità di interpretare il significato di una popolazione riportata per il prodotto e per il relativo meccanismo di cedimento. Il risultato utile non è quindi un singolo grado di “pulizia”, bensì una misurazione documentata di particelle definite, eseguita secondo un metodo definito.

## Dai dati sulla pulizia all’interpretazione ingegneristica

Un risultato di pulizia non è una valutazione universale assegnata a una colata di acciaio. È un’osservazione prodotta mediante un determinato provino, un metodo di preparazione, un’area esaminata, un ingrandimento, un sistema di classificazione e una regola di rendicontazione. ASTM E45-25, ad esempio, prevede quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni negli acciai lavorati. Tali metodi non rispondono esattamente alla stessa domanda. Una valutazione mediante tavole può descrivere il campo più severo osservato secondo un confronto prescritto, mentre l’analisi automatizzata delle immagini può misurare un numero molto maggiore di particelle e riportarne le dimensioni e la frequenza spaziale.

L’interpretazione ingegneristica deve pertanto collegare la popolazione misurata al meccanismo di cedimento. Un acciaio con meno inclusioni non è automaticamente più sicuro in ogni applicazione se le particelle residue sono più grandi, più angolose, più fragili o concentrate in una regione critica. Viceversa, un numero maggiore di piccole inclusioni arrotondate può avere un effetto diverso rispetto a un numero minore di cluster allungati di allumina. Un solo numero non può conservare tutte queste informazioni.

### Composizione, dimensione, distribuzione e posizione come variabili distinte

La composizione delle inclusioni controlla proprietà quali durezza, resistenza alla frattura, deformabilità e adesione interfacciale con la matrice di acciaio. Il solfuro di manganese può deformarsi durante la laminazione, producendo una popolazione di inclusioni allungate di Tipo A secondo JIS G 0555:2020. Le particelle di allumina sono generalmente dure e angolose; i silicati possono deformarsi o frammentarsi durante la lavorazione; gli ossidi globulari presentano una risposta morfologica diversa. Le categorie A, B, C e D delle tavole ASTM E45 sono classi morfologiche di rendicontazione, non analisi chimiche dirette. Le tavole di riferimento identificano i tipi A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare, con serie sottile e pesante valutate a 100× su un campo di circa 0,50 mm².

La dimensione è importante perché la concentrazione delle tensioni aumenta quando un’inclusione diventa più grande rispetto alla microstruttura circostante e alla sezione sollecitata. La particella più grande può dominare il comportamento a fatica anche quando il campo medio appare pulito. Un diametro medio o un numero medio di inclusioni attenua la coda della distribuzione dimensionale, ossia la piccola frazione che contiene il difetto critico. Per questo motivo, ASTM E2283-08(2019), nell’ambito del Sottocomitato ASTM E04.09, tratta l’analisi dei valori estremi. Negli acciai per cuscinetti, la dimensione massima dell’inclusione è spesso espressa come √area, la radice quadrata dell’area proiettata dell’inclusione, e valutata statisticamente anziché dedotta da un normale campo medio.

Anche la distribuzione è una variabile distinta. Le particelle possono essere disperse uniformemente, allineate in bande di laminazione, raggruppate in cluster o concentrate in prossimità di una zona di segregazione. Due colate con la stessa area totale di inclusioni possono presentare rischi diversi di innesco delle cricche se una contiene particelle isolate e l’altra stringer o cluster. JIS G 0555:2020 distingue le inclusioni di Tipo A, formate da deformazione viscosa durante la lavorazione, le inclusioni granulari e discontinue di Tipo B e le inclusioni di Tipo C, disperse irregolarmente senza deformazione viscosa. Queste distinzioni descrivono il comportamento spaziale e deformativo, non semplicemente la quantità di particelle.

La posizione determina se una particella è esposta a un campo di tensioni dannoso. Un’inclusione situata in prossimità della regione di massimo taglio, della zona di contatto della pista di rotolamento, di una superficie lavorata meccanicamente o di un’area interessata dalla saldatura può essere più importante di una particella equivalente situata in profondità, all’interno di un volume sottoposto a sollecitazioni moderate. La posizione del campionamento deve quindi rappresentare la geometria del prodotto e la direzione del processo. L’ossigeno totale può indicare il carico complessivo di ossidi, ma non identifica quale particella sia la più grande, dove si trovi o se costituisca un cluster di allumina oppure un ossido arrotondato. SEM/EDS, l’analisi automatizzata delle inclusioni e l’esame metallografico forniscono parti diverse di questa risposta.

### Acciaio per cuscinetti e applicazioni sensibili alla fatica

L’acciaio per cuscinetti illustra perché la pulizia non può essere ridotta a una singola graduatoria. La fatica da contatto volvente sottopone ripetutamente un piccolo volume subsuperficiale a elevate tensioni cicliche di taglio e compressione. Un’inclusione dura e angolosa o un cluster può innescare una cricca, mentre un’inclusione più tenera può deformarsi e produrre un campo di tensioni diverso. Il confronto pertinente non è semplicemente: «La colata A ha meno inclusioni della colata B». Occorre verificare se le due colate presentino una composizione chimica, una √area massima, una frequenza dei cluster, un orientamento e un livello di affidabilità del campionamento comparabili nel materiale fortemente sollecitato.

Le valutazioni convenzionali ASTM E45 e JIS possono non distinguere gli acciai per cuscinetti molto puliti, poiché le classi delle tavole e i campi esaminati potrebbero non risolvere la rara particella estrema che determina la durata. Lo studio JIS sottoposto a revisione paritaria sulla pulizia degli acciai per cuscinetti ha pertanto considerato la dimensione massima delle inclusioni mediante la statistica dei valori estremi. Questo approccio stima la probabile inclusione più grande in un volume specificato a partire da una popolazione misurata; non pretende che una piccola sezione lucidata abbia osservato ogni possibile difetto.

Le dichiarazioni relative all’applicazione devono rimanere condizionate. Se i cedimenti hanno origine in particelle di ossido di grandi dimensioni, la determinazione dimensionale mediante valori estremi e la caratterizzazione SEM/EDS possono essere più informative dell’ossigeno totale. Se i solfuri allungati controllano la duttilità anisotropa o la lavorabilità, l’orientamento e la classe di deformazione meritano maggiore peso. Se prevale la fatica con innesco superficiale, sono essenziali il campionamento in prossimità della superficie e un’ispezione specifica della posizione. Il metodo deve seguire il meccanismo sospettato.

### Implicazioni per la forgiatura di polveri secondo ASTM B796

ASTM B796 tratta le inclusioni non metalliche nelle polveri ferrose destinate alla forgiatura di polveri, nella quale la compattazione, la sinterizzazione e la forgiatura producono un materiale a densità quasi completa. Il suo punto ingegneristico centrale è diretto: la composizione, la dimensione, la distribuzione e la posizione delle inclusioni influenzano fortemente il materiale risultante. Un’inclusione in una polvere non è automaticamente equivalente a un’inclusione presente in un acciaio colato o lavorato. Può trovarsi all’interno di una singola particella di polvere, al confine tra particelle o in una regione modificata durante la sinterizzazione e la forgiatura.

La composizione influisce sulla possibilità che la particella si deformi, si frammenti, reagisca o rimanga come una discontinuità fragile durante la densificazione. La dimensione influisce sulla scala dei pori o delle cricche residui dopo la forgiatura. La distribuzione determina se i difetti rimangano isolati o si colleghino in una catena dannosa, mentre la posizione stabilisce la prossimità alla porosità residua, ai precedenti confini tra particelle e al campo di tensioni a trazione o a fatica del componente finito. Una densità quasi completa riduce la porosità, ma non elimina un grande ossido refrattario o un cluster concentrato di inclusioni.

ASTM B796 deve pertanto essere letto come un avvertimento contro il trasferimento diretto di una valutazione mediante tavole per acciai lavorati al materiale forgiato da polveri. Occorre collegare la popolazione di inclusioni misurata alla storia di processo del componente finito. Una valutazione adeguata può combinare l’osservazione metallografica con l’analisi delle immagini e l’identificazione chimica, verificando poi se le inclusioni rilevate coincidano con le origini della frattura o con i danni da fatica. Il risultato è un’interpretazione ingegneristica, non un punteggio universale di pulizia.

## Come confrontare i risultati tra diversi standard senza creare false equivalenze

Un indice di pulizia è un’osservazione prodotta da una prova definita, non una qualità universale del materiale. Due laboratori possono esaminare acciaio proveniente dalla stessa colata e riportare risultati diversi senza che nessuno dei due sia errato. La differenza può derivare dalla serie di immagini di riferimento, dal piano del provino, dall’area esaminata, dall’ingrandimento, dalle definizioni delle inclusioni o dal modo in cui viene trattata una particella grande ma rara.

ASTM E45-25 illustra bene questo aspetto. Essa prevede quattro metodi macroscopici e cinque metodi microscopici per determinare e riportare il contenuto di inclusioni nell’acciaio lavorato (ASTM International, 2025). Il suo metodo microscopico basato su immagini di riferimento assegna categorie morfologiche — A, B, C e D — alle morfologie di solfuri, allumina, silicati e ossidi globulari. Tali lettere non costituiscono identificazioni chimiche dirette. Un indice “A” non dimostra che ogni particella sia solfuro di manganese, così come un indice “D” non stabilisce una particolare composizione chimica dell’ossido senza una conferma analitica.

### Domande da porsi prima di confrontare gli indici

Prima di inserire due valori riportati nella stessa tabella, registrare quanto segue:

- **Norma ed edizione:** Il risultato è stato ottenuto secondo ASTM E45-25, ISO 4967:2026, DIN EN 10247:2017, JIS G 0555:2020, SAE J422:201801 o un altro documento? Le modifiche tra le edizioni possono alterare le definizioni e la procedura.
- **Forma del prodotto e storia della riduzione:** Il materiale è stato laminato, forgiato, prodotto sotto forma di barra o lamiera, forgiato da polvere oppure colato? ISO 4967:2026 si applica a prodotti laminati o forgiati con un rapporto di riduzione pari almeno a 3. Un prodotto colato o sottoposto a una lavorazione modesta non dovrebbe essere trattato come se soddisfacesse tale base di campionamento.
- **Orientamento del provino:** La sezione era longitudinale, trasversale o lungo lo spessore? La lavorazione allunga numerose inclusioni; pertanto, lo stesso acciaio può mostrare lunghezze e distribuzioni diverse su piani differenti.
- **Ingrandimento e area del campo:** Le immagini di riferimento ASTM E45 utilizzano un ingrandimento di 100× e un’area del campo del provino di circa 0,50 mm². Un risultato basato su un ingrandimento o su un’area esaminata diversi non è automaticamente equivalente.
- **Serie di indici:** Erano disponibili sia la serie per inclusioni sottili sia quella per inclusioni spesse, oppure è stata riportata una sola serie? Un’osservazione della serie per inclusioni spesse rappresenta una soglia relativa a una popolazione diversa da quella di un’osservazione della serie per inclusioni sottili.
- **Definizioni delle categorie:** ASTM E45 utilizza i tipi di immagini A-solfuro, B-allumina, C-silicato e D-ossido globulare. JIS G 0555:2020 definisce invece il Tipo A come inclusioni formate da deformazione viscosa durante la lavorazione, il Tipo B come inclusioni granulari e discontinue e il Tipo C come inclusioni disperse irregolarmente senza deformazione viscosa. Le lettere condivise non hanno significati condivisi.
- **Impostazioni dell’analisi delle immagini:** Per le analisi automatizzate, registrare la sogliatura, le regole di segmentazione, la dimensione minima rilevabile, la definizione del diametro equivalente o dell’area, il trattamento delle particelle a contatto e l’eventuale esclusione di pori o graffi.
- **Misurazione della composizione chimica:** La composizione delle inclusioni è stata misurata mediante SEM/EDS oppure il risultato si basava soltanto sulla morfologia osservata in luce riflessa? L’ossigeno totale è un indicatore globale, non un conteggio né un’identificazione delle singole inclusioni.

Anche la posizione è importante. Una popolazione dispersa di piccoli ossidi e un cluster di inclusioni vicino a una superficie critica per la fatica possono produrre conseguenze ingegneristiche diverse anche quando il loro conteggio medio è simile. ASTM B796:2020 evidenzia lo stesso principio generale per le polveri ferrose destinate alla forgiatura da polvere, identificando composizione, dimensione, distribuzione e posizione come fattori importanti per il materiale a densità prossima a quella completa.

### Quando gli indici delle immagini di riferimento non sono trasferibili numericamente

ASTM E45, ISO 4967, DIN EN 10247, JIS G 0555 e SAE J422 dovrebbero essere considerati metodi definiti, non tabelle di conversione. ISO 4967:2026 specifica una procedura micrografica che utilizza immagini di riferimento o l’analisi delle immagini; DIN EN 10247:2017 è la norma tedesca ed europea per l’esame micrografico mediante immagini standard. La loro relazione non significa che un indice ISO pari a 1,0 possa essere convertito aritmeticamente in un indice DIN, ASTM o JIS.

SAE J422:201801 definisce una pratica microscopica per la determinazione quantitativa della pulizia, ma le sue micrografie non sono destinate agli acciai risolforati né, in generale, agli acciai per cuscinetti ad alto tenore di carbonio classificati utilizzando ASTM E45. Questa limitazione, da sola, impedisce di stabilire una regola universale di conversione.

I sistemi basati su immagini di riferimento comprimono inoltre le informazioni. Essi enfatizzano il grado di somiglianza del campo osservato con un’immagine di riferimento, mentre l’analisi automatizzata può misurare il numero di particelle, l’area, la dimensione equivalente, il rapporto d’aspetto e la posizione spaziale. Il progetto ASCAT ha dimostrato il valore della microscopia elettronica a scansione controllata da computer con analisi a raggi X, collegando la dimensione e la composizione delle singole inclusioni alla loro distribuzione. Si tratta di misurazioni diverse, non di versioni intercambiabili di un unico punteggio.

Gli acciai per cuscinetti molto puliti rendono evidente il problema. Uno studio JIS sottoposto a revisione paritaria ha riportato che i tradizionali indici ASTM e JIS possono non distinguere questi materiali, poiché i campi esaminati contengono poche inclusioni visibili. In tale situazione, la dimensione massima dell’inclusione, espressa come √area e valutata mediante statistiche dei valori estremi, può essere più informativa di un indice medio ricavato dalle immagini di riferimento. ASTM E2283-08(2019), elencata da ASTM Subcommittee E04.09 insieme ad ASTM E45-25, tratta questo tipo di analisi dei valori estremi. Una stima del valore massimo non sostituisce un indice basato sulle immagini di riferimento; risponde alla domanda: «Quanto potrebbe essere grande la più grande inclusione in un volume maggiore di materiale?»

### Modello di rapporto per i dati sulla pulizia dell’acciaio

Un rapporto difendibile dovrebbe conservare il metodo prima di presentare il valore:

**Materiale:** qualità, colata, forma del prodotto, dimensione della sezione e storia della riduzione. **Metodo:** designazione ed edizione della norma; metodo di preparazione; orientamento del provino; ingrandimento; area del campo o area sottoposta a scansione; numero e selezione dei campi. **Indice:** serie di immagini di riferimento o di analisi delle immagini; definizioni delle categorie; indice osservato per categoria, compresa la designazione sottile/spesso, ove applicabile. **Composizione chimica:** indicare se la composizione delle inclusioni è stata identificata mediante SEM/EDS o con un altro metodo; riportare fasi quali MnS, allumina, alluminato di calcio o silicato soltanto quando siano state misurate. **Dimensione e distribuzione:** numero, frazione areica, parametro dimensionale, rapporto d’aspetto, agglomerazione e posizione. **Valore estremo:** dimensione massima osservata, definizione di √area, metodo per l’intervallo di confidenza e volume o area campionati. **Interpretazione:** dichiarare esplicitamente che il risultato dipende dal metodo e non convertirlo in quello di un’altra norma senza uno studio di correlazione convalidato.

Questo formato mantiene separati l’indice osservato, la composizione chimica, la distribuzione dimensionale e il rischio associato ai valori estremi: distinzioni necessarie per confrontare i dati senza creare equivalenze artificiose.

## Riferimenti

1. \[1\] ASTM International. [ASTM E45: Standard Practice for Determining the Inclusion Content of Steel](https://store.astm.org/standards/e45). ASTM International standard, 2025. [](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#wiki-cite-ref-1) https://store.astm.org/standards/e45
2. \[2\] ASTM International. [ASTM E45 Adjunct Reference Charts for Inclusion Rating](https://store.astm.org/adje004502a.html). ASTM International adjunct, 2025. [](/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/pulizia-dell-acciaio-e-classificazione-delle-inclusioni-non-metalliche#wiki-cite-ref-2) https://store.astm.org/adje004502a.html

 **A colpo d’occhio**

Metodi ASTM E45-25

4 macroscopici e 5 microscopici

Ingrandimento di riferimento ASTM

100×

Area del campo di riferimento ASTM

Circa 0,50 mm²

Campo di applicazione della norma ISO 4967:2026

Prodotti laminati o forgiati con rapporto di riduzione ≥3

Categorie microscopiche ASTM

A, B, C e D

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