¿Alguna vez se ha preguntado cómo el acero inoxidable puede ser fuerte y resistente a la corrosión? Este artículo desvela el misterio del acero inoxidable PH, un material que se beneficia del endurecimiento por precipitación. Aprenderá cómo su exclusivo proceso de tratamiento térmico proporciona una resistencia y durabilidad superiores a las del acero inoxidable tradicional. Descubra los tipos de acero inoxidable PH, sus aplicaciones específicas y cómo pueden mejorar significativamente sus proyectos de ingeniería. Prepárese para explorar el fascinante mundo de la metalurgia avanzada y sus implicaciones prácticas para la fabricación moderna.
Excelente pregunta.
En comparación con los tipos martensíticos tradicionales, los tipos PH ofrecen ventajas como una alta resistencia, una excelente resistencia a la corrosión y procesos de tratamiento térmico simplificados.
PH significa "endurecimiento por precipitación", un tipo de tratamiento térmico que difiere ligeramente del tratamiento térmico tradicional de los tipos martensíticos.
Se lleva a cabo un "tratamiento de solución" inicial a altas temperaturas, normalmente a 1900 grados Fahrenheit, para garantizar que todos los elementos de aleación necesarios para la reacción de endurecimiento se distribuyen uniformemente en la estructura metálica.
A estas temperaturas, la estructura es austenítica. A partir de esta temperatura, la aleación se enfría a un ritmo que mantiene la distribución de los elementos endurecedores en solución.
En función de la composición química de las aleaciones específicas, las estructuras producidas tras el "tratamiento en solución" son martensitasemi-austenita o austenita.
Estas estructuras contienen más elementos endurecedores que las totalmente estables, por lo que sólo esperan un tratamiento térmico adicional para inducir cambios en su interior.
Sin embargo, son lo suficientemente estables como para que podamos optar por fabricar componentes antes del tratamiento térmico de endurecimiento final.
Este tratamiento térmico adicional, a una temperatura relativamente baja, se denomina "envejecimiento". El aumento de la temperatura y del tiempo permite que la movilidad de los elementos se combine y forme "precipitados" (piénsese en partículas), que posteriormente refuerzan la estructura.
Vamos a clasificar los tipos de aleaciones PH en función de la estructura conseguida mediante el tratamiento de disolución...
Durante el tratamiento en solución forman martensita de bajo contenido en carbono, que es relativamente más blanda pero también quebradiza. La aleación no debe utilizarse en condiciones de tratamiento en solución.
Cuando se recalientan a la temperatura de envejecimiento, las partículas formadas refuerzan aún más la estructura y mejoran la tenacidad y el comportamiento frente a la corrosión.
La condición de tratamiento térmico resultante se representa con la letra H seguida de la temperatura de envejecimiento.
Por ejemplo: H900 indica que se ha sometido a un tratamiento de disolución, seguido de un envejecimiento a 900 grados Fahrenheit. Mediante un segundo tratamiento térmico simple, la dureza aumenta, y el mínimo límite elástico alcanza los 170.000 psi.
El estado oscila entre H900 y H1150, o incluso doble H1150 (envejecido dos veces a 1150 grados Fahrenheit). Cuanto mayor es la temperatura de envejecimiento, menor es la resistencia, pero aumenta la tenacidad.
H1150M es la condición de envejecimiento que produce la dureza más baja.
Solución tratada, solución recocida, recocido y Cond A son sinónimos cuando se describen las condiciones.
Normalmente, estos tipos se someten a un tratamiento de disolución en la acería, seguido de un tratamiento de envejecimiento tras la fabricación de piezas adicionales.
Si ya se encuentra en el estado de envejecimiento deseado, no es necesario ningún otro tratamiento térmico. Esto depende totalmente del contenido del plan de fabricación óptimo proporcionado.
Los aceros inoxidables más comunes de este grupo son el 17-4 (también conocido como 630), 15-5, 13-8, 450 y 455.
La composición química de estas aleaciones da lugar a una serie de estructuras distintas durante las fases de tratamiento térmico.
Como todos los aceros inoxidables PH, el primer paso es el "tratamiento en solución". Con ello se consigue una distribución uniforme de los elementos que intervienen en la reacción de endurecimiento dentro de la estructura austenítica.
Tras enfriarse a partir de la temperatura de disolución, la estructura de estas aleaciones permanece en el estado austenítico a temperatura ambiente... pero sólo temporalmente.
Esta estructura austenítica relativamente blanda y dúctil nos da la oportunidad de realizar una gama de fabricación más amplia que la que permiten los tipos martensíticos antes del temple.
Bueno... parece que hemos encontrado la manera de tener nuestro pastel y comérnoslo también. Podemos conseguir un metal más blando y moldeable en esta fase, y luego podemos endurecerlo hasta alcanzar la alta resistencia del acero inoxidable PH totalmente martensítico.
Para conseguir el endurecimiento final del material, primero necesitamos que la estructura austenítica se transforme en la estructura estructura martensítica. Existen tres métodos para formar la estructura martensítica.
Cualquiera de:
Enfriar a unos -100 grados Fahrenheit y mantener hasta 8 horas.
O
Calentar a unos 1400 grados Fahrenheit y mantener hasta 3 horas.
O
Trabajo en frío (como placa de laminación)
Ahora que tenemos la estructura martensítica, el conocido tratamiento de envejecimiento puede realizar el endurecimiento final en estos tipos.
El proceso de endurecimiento en dos etapas para estas calidades se indica mediante un prefijo seguido de H y de la temperatura de envejecimiento. El prefijo indica el método de formación de la martensita.
Por ejemplo:
Algunos ejemplos habituales de aceros semiausteníticos son el 17-7 (AISI 631), el 15-7 (632), el AM-350 (633) y el AM-355 (634).
Las aplicaciones suelen exigir la limpieza superior del acero refundido, y los detalles precisos del tratamiento térmico requerido varían según el grado y la especificación del acero.
La última categoría de aceros inoxidables PH son los que conservan una estructura austenítica desde el tratamiento de disolución hasta el proceso de envejecimiento.
Aunque su resistencia es muy inferior a la de los otros dos tipos de PH, son amagnéticos y tienen una resistencia superior a la de los aceros inoxidables de la serie 300.
El tratamiento por disolución suele producirse a temperaturas más elevadas que otros tipos. El envejecimiento también se produce a temperaturas más altas, normalmente por encima de 1300.
En la mayoría de los casos, sólo se aplica un tratamiento de envejecimiento a la aleación. Como las temperaturas de envejecimiento son más altas, estas aleaciones pueden utilizarse a temperaturas a las que otros tipos de PH perderían resistencia.
Un ejemplo de este tipo es el acero inoxidable A286, que tiene una limpieza de refundición al vacío superior, ideal para aplicaciones aeroespaciales de motores o turbinas.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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