¿Alguna vez se ha preguntado por los distintos tipos de acero inoxidable y sus aplicaciones? En esta entrada del blog, nos sumergiremos en el mundo de los grados de acero inoxidable, explorando sus características y usos únicos. Nuestro ingeniero mecánico experto le guiará a través de las complejidades, proporcionándole información para ayudarle a seleccionar el grado perfecto para sus necesidades. Prepárese para ampliar sus conocimientos y descubrir el fascinante mundo del acero inoxidable.
La siguiente información proporciona un conocimiento exhaustivo de los distintos grados de acero inoxidable, lo que le permitirá tomar una decisión informada para su aplicación específica.
Actualmente, los grados 304 y 316 son los aceros inoxidables austeníticos más utilizados en aplicaciones industriales. Estos grados ofrecen un equilibrio excepcional de resistencia a la corrosión, conformabilidad y propiedades mecánicas, lo que los hace adecuados para una amplia gama de procesos de fabricación.
El grado 304, comúnmente denominado acero inoxidable 18/8, contiene aproximadamente 18% de cromo y 8% de níquel. Presenta una excelente resistencia a la corrosión en diversos entornos y se utiliza ampliamente en equipos de procesamiento de alimentos, aparatos de cocina y aplicaciones arquitectónicas. La variante con bajo contenido en carbono, el grado 304L, ofrece una soldabilidad mejorada y una resistencia superior a la corrosión intergranular, especialmente beneficiosa en estructuras soldadas o componentes sometidos a servicio a altas temperaturas.
El grado 316 incorpora molibdeno (normalmente 2-3%), lo que aumenta significativamente su resistencia a la corrosión, en particular frente a los cloruros y otros productos químicos agresivos. Esta característica lo hace ideal para entornos marinos, equipos de procesamiento químico e industrias farmacéuticas. La variante 316L, con su menor contenido de carbono (≤0,03%), proporciona una mejor soldabilidad y resistencia a la sensibilización durante la soldadura o el servicio a alta temperatura, cruciales para mantener la integridad estructural en aplicaciones exigentes.
Desde el punto de vista del coste, el acero inoxidable 304 suele ser 20-30% menos caro que el 316 debido a su menor contenido de aleación. Sin embargo, la durabilidad a largo plazo y los reducidos requisitos de mantenimiento del 316 en entornos más agresivos suelen justificar su mayor coste inicial. Un análisis completo del coste del ciclo de vida, que tenga en cuenta factores como la frecuencia de sustitución y el tiempo de inactividad, puede proporcionar una comparación más precisa.
A la hora de seleccionar el tipo de acero inoxidable adecuado, tenga en cuenta los siguientes factores críticos:
La siguiente tabla resume las distintas series de acero inoxidable y sus tipos específicos, junto con sus características clave y aplicaciones típicas.
| Serie | Tipo Acero Inoxidable | Características y aplicaciones |
|---|---|---|
| 200 | General | Contiene cromo, níquel, manganeso; acero inoxidable austenítico. |
| 300 | General | Contiene cromo, níquel; acero inoxidable austenítico. |
| 301 | Específico | Buena maleabilidad, endurecimiento rápido, buena soldabilidad, resistencia superior a la abrasión y resistencia a la fatiga a 304. |
| 302 | Específico | Misma resistencia a la corrosión que el 304, mayor resistencia gracias a la alta contenido en carbono. |
| 303 | Específico | Mecanizado más fácil que el 304, pequeñas cantidades de azufre y fósforo añadidas. |
| 304 | Específico | Modelo general, acero inoxidable 18/8, grado GB 0Cr18Ni9. |
| 309 | Específico | Mejor resistencia a la temperatura que el 304. |
| 316 | Específico | Utilizado en la industria alimentaria y en equipos quirúrgicos, anticorrosivo, mejor resistencia a la corrosión por cloruros, "acero marino", utilizado en la recuperación de combustible nuclear. |
| 321 | Específico | Menor riesgo de corrosión en las juntas de soldadura gracias al titanio, similar al 304. |
| 400 | General | Acero inoxidable ferrítico y martensítico. |
| 408 | Específico | Buena resistencia al calor, débil resistencia a la corrosión, 11% Cr, 8% Ni. |
| 409 | Específico | Barato, utilizado como tubo de escape de automóviles, ferrítico (acero al cromo). |
| 410 | Específico | Martensítico (acero al cromo de alta resistencia), buena resistencia al desgaste, escasa resistencia a la corrosión. |
| 416 | Específico | Mejores propiedades de transformación gracias al azufre añadido. |
| 420 | Específico | Acero martensítico "Blade grade", utilizado para herramientas quirúrgicas, muy brillante. |
| 430 | Específico | Ferrítico, uso decorativo, buena propiedad de conformación, poca resistencia a la temperatura y a la corrosión. |
| 440 | Específico | Se utiliza para hojas de afeitar, modelos 440A, 440B, 440C, 440F (fácilmente procesables). |
| 500 | General | Cromo resistente al calor acero aleado. |
| 600 | General | Acero inoxidable endurecido por precipitación martensítica. |
| 630 | Específico | Tipo común endurecido por precipitación, 17-4; 17% Cr, 4% Ni. |
El acero inoxidable puede clasificarse en función de varios criterios, como la composición química, las propiedades, la aplicación, las características funcionales y la estructura metalográfica. Este exhaustivo sistema de clasificación ayuda a seleccionar el grado de acero inoxidable más adecuado para aplicaciones industriales específicas.
Composición química:
Propiedades y aplicación:
Características funcionales:
Estructura metalográfica:
Comprender estas clasificaciones es crucial para que los ingenieros y fabricantes seleccionen el grado de acero inoxidable más adecuado en función de requisitos específicos como la resistencia a la corrosión, las propiedades mecánicas, la conformabilidad, la soldabilidad y la rentabilidad. La elección del tipo de acero inoxidable influye significativamente en el rendimiento, la longevidad y el éxito general de las aplicaciones industriales en diversos sectores, como el procesamiento químico, la alimentación y las bebidas, la industria aeroespacial y la marina.
Comparación de propiedades mecánicas del acero inoxidable
| Clasificación | Composición (%) | Endurecimiento | Resistencia a la corrosión | Maquinabilidad | Soldabilidad | Magnetismo | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Cr | Ni | ||||||
| ferrita | <0.35 | 16 | 27 | / | Bien | Bien | Bien | tiene |
| martensita | <1.20 | 11 | 15 | Autoendurecible | tiene | tiene | mal | tiene |
| austenita | <0.25 | >16 | 7 | / | Bien | Bien | Bien | / |
La clasificación anterior sólo tiene en cuenta la estructura matricial.
Además de los tres tipos básicos de acero inoxidable, también incluye los aceros inoxidables compuestos, como la martensita-ferrita y la austenita-ferrita, así como los aceros inoxidables endurecidos por precipitación, como el acero inoxidable martensita-carburo.
La siguiente tabla ofrece una breve descripción de cada tipo de acero, destacando sus principales características, ejemplos y aplicaciones típicas.
| Tipo de S.S | Características principales | Ejemplos | Utiliza |
|---|---|---|---|
| Acero ferrítico | - Acero inoxidable al cromo de bajo contenido en carbono. - Contenido en cromo > 14%. - Contiene elementos como Mo, Ti, Nb, Si, Al, W, V. - Elementos predominantemente formadores de ferrita. - Resistente a la corrosión y a la oxidación. - Propiedades mecánicas y procesabilidad deficientes. | Cr17, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 | Estructuras antiácidas, acero antioxidante. |
| Acero ferrítico-martensítico | - En fase Y+A o δ a altas temperaturas. - Se transforma en fase Y-M en frío. - Se compone de ferrita y martensita. - La cantidad de ferrita varía. - El contenido de cromo suele oscilar entre 12-18%. - Posibilidad de endurecimiento parcial. | 0Cr13, 1Cr13, 2Cr13, Cr17Ni2, Cr17W4, Cr11MoV, etc. | Varias aplicaciones, depende del grado específico. |
| Acero martensítico | - En fase Y a temperaturas de enfriamiento. - Se transforma en martensita al enfriarse. - Propiedades similares a las del acero ferrítico-martensítico, pero mayores prestaciones mecánicas. - No hay ferrita libre en la estructura. | 2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13, 13Cr14NiWVBA, etc. | Diversas aplicaciones similares a las del acero ferrítico-martensítico. |
| Acero al carburo de martensita | - Aleación Fe-C de alto contenido en carbono. - Contiene 12% o más de cromo. - Calentado a la temperatura normal de enfriamiento. - Endurecido estructura de la martensita y carburo. - Resistencia a la corrosión equivalente al acero inoxidable al cromo 12-14%. | 4Cr13, 9Cr18, 9Cr18MoV, 9Cr17MoVCo | Herramientas de corte, rodamientos, muelles, instrumental médico. |
| Acero austenítico | - Alta concentración de elementos estabilizadores. - Amplia zona de fase Y a altas temperaturas. - Estructura austenítica a temperaturas normales. - Puede reforzarse mediante deformación en frío. - Susceptible a la corrosión intercristalina y bajo tensión. | 18-8, 18-12, 25-20, 20-25Mo, Cr18Mn10Ni5, etc. | Diversas aplicaciones industriales, se beneficia del endurecimiento por deformación. |
| Acero austenítico-ferrítico | - Elementos de austenita estables limitados. - Estado de fase austenítico-ferrítico. - La composición y la cantidad de ferrita varían. - Superior límite elástico en comparación con el acero austenítico puro. - Menos susceptible a la corrosión bajo tensión y al agrietamiento en caliente durante la soldadura. - Bajo rendimiento de procesamiento a presión y alta susceptibilidad a la corrosión por picaduras. | Diversos aceros inoxidables al cromo-manganeso | Industrias que requieren un alto límite elástico y resistencia a la corrosión. |
| Acero austenítico-martensítico | - Punto Ms inferior a la temperatura ambiente. - Forma austenita tras el tratamiento con solución sólida. - Se transforma en martensita durante los procesos de enfriamiento o calentamiento. - Alta resistencia pero menor resistencia a la corrosión que el acero austenítico estándar. - Desarrollado en los años 50, se conoce como acero inoxidable medio austenítico de endurecimiento por precipitación. | 17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo, etc. | Aviación, industria de misiles cohete; poco utilizado en la fabricación de maquinaria. Acero de ultra alta resistencia. |
Bajo en carbono acero inoxidable al cromo con un contenido de cromo superior a 14%, acero inoxidable al cromo con un contenido de cromo igual o superior a 27%, y con elementos adicionales como molibdeno, titanio, niobio, silicio, aluminio, wolframio y vanadio.
En la composición química, los elementos que forman la ferrita ocupan una posición dominante, y la estructura de la matriz se basa principalmente en el hierro.
Este tipo de acero se conoce como ferrítico, con una forma templada (solución sólida), y pueden observarse pequeñas cantidades de carburo y compuestos intermetálicos en las estructuras de recocido y envejecimiento.
Algunos ejemplos de estos aceros son Cr17, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti y Cr28.
Acero inoxidable ferrítico es relativamente resistente a la corrosión y a la oxidación debido a su alto contenido en cromo, pero sus propiedades mecánicas y su procesabilidad son deficientes.
Se utiliza sobre todo en estructuras antiácidas y como acero antioxidante.
Este tipo de acero se encuentra en la fase Y+A (o δ) a altas temperaturas, y se transforma en la fase Y-M cuando se acerca a condiciones de frío.
Conserva la ferrita y existe como martensita y ferrita a temperaturas normales.
La cantidad de ferrita en la estructura puede variar de unos pocos por ciento a varias decenas por ciento, dependiendo de la composición y la temperatura de calentamiento.
Algunos ejemplos de este tipo de acero son el acero 0Cr13, el acero 1Cr13, el acero 2Cr13 con cromo cerca del límite superior y carbono cerca del límite inferior, el acero Cr17Ni2, el acero Cr17W4, así como muchos aceros modificados 12% al cromo resistentes al calor basados en el 1Cr13 (que también se conocen como aceros inoxidables resistentes al calor), como el Cr11MoV, el Cr12WMoV, el Cr12W4MoV, el 18Cr12WMoVNb, etc.
El acero ferrítico-martensítico puede presentar endurecimiento parcial y obtener propiedades mecánicas, pero éstas están muy influidas por el contenido y la distribución de la ferrita.
El contenido de cromo en este tipo de acero suele oscilar entre 12-14% y 15-18%.
El primero tiene la capacidad de resistir los medios atmosféricos y corrosivos débiles, y posee una buena amortiguación y un coeficiente de dilatación lineal pequeño.
Este último tipo tiene una resistencia a la corrosión comparable a la del acero ferrítico con el mismo contenido de cromo, pero conserva algunas de las desventajas del acero ferrítico con alto contenido de cromo.
A temperaturas normales de enfriamiento, el acero martensítico se encuentra en la fase Y, pero esta fase sólo permanece estable a altas temperaturas. La fase M suele ser estable en torno a 300℃ y se transforma en martensita al enfriarse.
Este tipo de acero incluye 2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13y algunos aceros al cromo 12% modificados y reforzados en caliente, como los aceros 13Cr14NiWVBA y Cr11Ni2MoWVB.
Las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión, el rendimiento del proceso y las propiedades físicas de acero inoxidable martensítico son similares a los del acero inoxidable ferrítico-martensítico al cromo 2-14%.
Al no haber ferrita libre en la estructura, sus prestaciones mecánicas son superiores a las del acero mencionado, pero su sensibilidad térmica al tratamiento térmico es menor.
La aleación Fe-C contiene 0,83% de carbono.
En el acero inoxidable, los puntos S están desplazados hacia la izquierda debido al cromo. Los aceros con 12% de cromo y 0,4% o más de carbono, así como los aceros con 18% de cromo y 0,3% o más de carbono, pertenecen a los aceros hipereutectoides.
Este tipo de acero se calienta a la temperatura normal de temple, y el carburo secundario no puede disolverse completamente en la austenita, por lo que la estructura endurecida se compone de martensita y carburo.
No hay muchos grados de acero inoxidable que entren en esta categoría, pero algunos aceros inoxidables con más carbono, como el 4Cr139Cr18, 9Cr18MoV y 9Cr17MoVCo.
Si se templa a baja temperatura, el acero 3Cr13 con carbono próximo al límite superior también puede tener una estructura de este tipo.
Debido a su alto contenido en carbono, aunque los tres grados de acero anteriores contienen más cromo, su resistencia a la corrosión sólo es equivalente a la del acero inoxidable con cromo 12-14%.
Este tipo de acero se utiliza principalmente para piezas que requieren gran dureza y buena resistencia al desgaste, como herramientas de corte, cojinetes, muelles e instrumental médico.
Este tipo de acero tiene una alta concentración de elementos estabilizadores y una amplia zona de fase Y a altas temperaturas.
Al enfriarse, el Sra. Punto desciende por debajo de la temperatura ambiente, dando lugar a una estructura austenítica a temperaturas normales.
Esta categoría incluye los aceros inoxidables al cromo-níquel como 18-8, 18-12, 25-20 y 20-25Mo, así como los aceros inoxidables con bajo contenido en níquel que utilizan manganeso en lugar de parte del níquel y el nitrógeno, como Cr18Mn10Ni5, Cr13Ni4Mn9, Cr17Ni4Mn9N y Cr14Ni3Mn14Ti.
El acero inoxidable austenítico tiene muchas ventajas, entre ellas la capacidad de reforzarse mediante métodos de deformación en frío a través del endurecimiento por deformación, a pesar de las malas propiedades del tratamiento térmico.
Sin embargo, también es susceptible a la corrosión intercristalina y a la corrosión bajo tensión, que pueden mitigarse mediante el uso de aditivos de aleación y medidas de proceso.
Debido a la cantidad limitada de elementos de austenita estables, el acero no tiene una estructura austenítica pura a temperatura ambiente ni a altas temperaturas, lo que da lugar a un estado de fase austenítico-ferrítico. La composición y la cantidad de ferrita pueden variar mucho en función de la temperatura de calentamiento.
Muchos tipos de acero inoxidable entran en esta categoría, como el acero al cromo-níquel 18-8 con bajo contenido en carbono, el acero al cromo-níquel 18-8 con titanio, niobio y molibdeno, siendo la ferrita especialmente visible en la estructura del acero moldeado.
Otros ejemplos son los aceros inoxidables al cromo-manganeso con más de 14-15% de cromo y menos de 0,2% de carbono (como Cr17Mn11) y la mayoría de los aceros inoxidables al cromo-manganeso-nitrógeno que se han estudiado y aplicado en la industria.
En comparación con el acero inoxidable austenítico puro, este tipo de acero presenta varias ventajas, como un mayor límite elástico, una mayor resistencia a la corrosión intergranularLa resistencia a la corrosión bajo tensión, la menor tendencia a la fisuración en caliente durante la soldadura y la buena fluidez de la fundición.
Sin embargo, también presenta varias desventajas, como un rendimiento de procesamiento a presión deficiente, alta susceptibilidad a la corrosión por picaduras y tendencia a mostrar fragilidad en la fase c y magnetismo débil en condiciones de campo magnético intenso.
Estas ventajas e inconvenientes están directamente relacionados con la presencia de ferrita en la estructura.
El punto Ms de este acero es inferior a la temperatura ambiente, lo que facilita la formación y soldadura de austenita tras el tratamiento de solución sólida.
Por lo general, la transformación martensítica puede lograrse mediante dos procesos.
El segundo método proporciona una mejor resistencia a la corrosión, pero el tratamiento con solución sólida y el tiempo de intervalo criogénico no deben ser demasiado largos, de lo contrario, el efecto de refuerzo en frío se reducirá debido a la estabilidad al envejecimiento de la austenita.
Tras el tratamiento, se realiza un proceso de envejecimiento a 400-500 grados para potenciar el compuesto intermetálico.
Ejemplos de calidades de acero que entran en esta categoría son 17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo, y 15Cr-8Ni-Mo-A1.
El acero austenítico-martensítico, también conocido como acero inoxidable austenítico-martensítico, es un nuevo tipo de acero inoxidable desarrollado y aplicado a partir de la década de 1950.
También se denomina acero inoxidable medio austenítico de endurecimiento por precipitación debido a la presencia de ferrita además de austenita y martensita en su estructura.
Estos aceros se caracterizan por su elevada resistencia (C puede alcanzar 100-150) y su buen comportamiento de refuerzo térmico, pero su resistencia a la corrosión es inferior a la de los aceros inoxidables austeníticos estándar debido al bajo contenido en cromo y a la precipitación de carburo de cromo durante el tratamiento térmico.
La alta resistencia se obtiene sacrificando parte de la resistencia a la corrosión y otras propiedades, como el no magnetismo.
El acero austenítico-martensítico se utiliza sobre todo en la industria aeronáutica y de misiles cohete, pero no está muy extendido en la fabricación de maquinaria y a veces se clasifica como un tipo de acero de ultra alta resistencia.
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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