aceros inoxidables
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ACEROS INOXIDABLES
Dr.Ing. Pablo Bilmes
INDICE
I. Aspectos básicos de corrosión
II. Introducción a los Aceros Inoxidables
III. Clasificación de los Aceros Inoxidables
IV. Aceros Superinoxidables
V. Propiedades físicas de los Aceros Inoxidables
VI. Características de Fabricación y Mantenimiento de los Aceros
Inoxidables
VII. Selección y Especificación de Aceros Inoxidables
ASPECTOS BASICOS DE CORROSION
1-INTRODUCCION
La corrosión es una forma de degradación química o electroquímica de un material por parte
de sustancias en la mayoría de los casos líquidas o gaseosas. Este ataque que puede llevar a la
destrucción del material dependerá tanto de las características del agente corrosivo, las
condiciones del medio ambiente y de la temperatura, como del tipo de material y de otros
factores tales como esfuerzos mecánicos a que se encuentra sometido el mismo.
La identificación de la forma de corrosión es útil para entender las causas que la originan y
poder prevenirlas. Básicamente se puede clasificar a la corrosión como uniforme o
generalizada y localizada. Esta última es la más perjudicial ya que puede causar rápidas fallas
catastróficas, manifestándose bajo diferentes formas y mecanismos de ataque: corrosión por
picado y por rendija, corrosión intergranular, corrosión bajo tensiones y muchas otras
variantes:
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La teoría electroquímica de la corrosión separa las reacciones de oxidación y reducción y
postula que las velocidades totales de todas las reacciones de oxidación igualan a las
velocidades totales de todas las reacciones de reducción que ocurren sobre una superficie bajo
corrosión. Las reacciones de oxidación ocurren en sitios anódicos de una superficie o en el
ánodo de una celda electroquímica:
MM+n
+ ne
Esta ecuación representa la reacción de corrosión generalizada que remueve los átomos
metálicos por oxidación del mismo a su ión. En esta reacción, el número de electrones
producidos iguala a la valencia del ión metálico producido. De acuerdo a la teoría del
potencial mixto, todos los electrones generados en la reacción anódica son consumidos por las
correspondientes reacciones de reducción. Estas últimas ocurren en sitios catódicos de una
superficie bajo corrosión o en el cátodo de una celda electroquímica. Las más comunes
reacciones catódicas que ocurren en corrosión por soluciones acuosas son:
2H+ + 2e H2 (reducción de iones hidrógeno)
O2 + 4H+ + 4e 2H2O (reducción de oxígeno en soluciones ácidas)
O2+ 2H2O + 4e 4OH-(reducción de oxígeno en soluciones básicas o neutras)
M+n
+ eM+(n-1)
(reducción del ión metálico)
Mn + neM (deposición de metal)
Durante la corrosión son operativas muchas reacciones de oxidación y reducción. El potencial
electroquímico de corrosión (Ecorr ) es el potencial en el cual las velocidades de todas las
reacciones anódicas son iguales a las de todas las catódicas, y la densidad de corriente en ese
valor de potencial de corrosión es denominado densidad de corriente de corrosión (icorr) y es
una medida de la velocidad de corrosión.
La densidad de corriente de corrosión no puede medirse directamente porque la corriente
involucrada fluye entre numerosos sitios microscópicos anódicos y catódicos sobre la
superficie bajo corrosión. Esta corriente se mide indirectamente con ayuda de un
contraelectrodo y un equipamiento electrónico. Entre otras técnicas se emplea un
potenciostato (un instrumento que aplica una corriente a una muestra a un dado potencial) en
conjunción con un electrodo de referencia de platino que actúa como cátodo. Así se
construyen las curvas de polarización anódica.
La Fig. 1 muestra en forma esquemática la curva de polarización anódica para un acero
inoxidable en una solución ácida. En la zona de actividad la superficie del acero está cubierta
parcialmente por una película de óxido de cromo de baja solubilidad. La densidad de
corriente es proporcional a la velocidad de corrosión y en esta parte de la curva es alta. Esta
es la causa por la cual los aceros inoxidables no deben utilizarse en estado activo. En la zona
de pasividad la superficie del acero inoxidable está completamente cubierta por una película
pasivante. La densidad de corriente es baja y por lo tanto la velocidad de corrosión lo es
también. El cambio de la zona de actividad a la pasividad depende en gran medida de tamaño
de i máx. Es decir i máx. es una medida de la facilidad con que se puede pasivar el acero. En la
zona de transpasividad, a altos potenciales, los iones de cromo existentes en la película pasiva
se oxidan. Los iones trivalentes se transforman en hexavalentes, lo cual significa que la capa
de óxido se torna soluble. La densidad de corriente aumenta y en consecuencia también lo
hace la velocidad de corrosión.
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La región de pasividad caracterizada por la más baja densidad de corriente (ipass) representa la
condición superficial del material apropiada para resistir a la corrosión.
2- CORROSION UNIFORME O GENERALIZADA
Es la forma más benigna de corrosión ya que la superficie metálica se corroe uniformemente.
El ataque puede ser rápido o lento pudiendo quedar el metal limpio o cubierto con los
productos de corrosión. En soluciones decapantes y en ácidos, la corrosión puede ser rápida y
uniforme, quedando la superficie del metal completamente limpia. Cuando se observan capas
de espesor uniforme de productos de corrosión o cascarillas similares a aquellas que se
forman en la oxidación a alta temperatura, se está en presencia de corrosión uniforme. No
obstante, para mayor seguridad se hace necesario remover los productos o examinar
metalográficamente el metal. El hierro y el acero pueden aparecer uniformemente oxidados
en la atmósfera, pero removiendo esta capa de óxido se revelará un ataque en forma de
manchas o picaduras relativamente profundas. Este tipo de corrosión puede ser fácilmente
evaluada a través de medidas tales como pérdida en peso y de pérdida de espesor. Estas
medidas son hechas en diferentes intervalos de tiempo debido a que la velocidad de ataque
puede cambiar con el tiempo. Las unidades en que pueden ser expresadas son en mg/día,
mm/año, u otras.
3- CORROSION LOCALIZADA
Todos loa aceros inoxidables contienen Cr por encima del 11-12%, para darles sus
características de resistencia a la corrosión. El contenido de cromo en solución sólida en el
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acero, junto con otros aleantes muchas veces, asegura la resistencia a la corrosión en toda su
masa. Por esto, los aceros inoxidables no necesitan ser pintados ni ser recubiertos. Tampoco
resulta necesario aplicar tratamientos superficiales anticorrosivos como en otras aleaciones.
Mientras que los aceros ordinarios al carbono se oxidan formando óxido de hierro
pulverulento en su superficie (si no se combate el ataque por aplicación de pinturas o
recubrimientos, la oxidación continua hasta corroer completamente al acero), los aceros
inoxidables también se oxidan pero formando una película ―pasivante‖ que constituye una
barrera contra los ataques corrosivos. Para esto deben imperar condiciones oxidantes en el
ambiente que circunda al acero inoxidable. La formación y característica de la capa pasivante
protectora (espesor, densidad, etc.) varían de acuerdo al tiempo de exposición a la atmósfera y
al contenido de cromo. Mediante tratamientos artificiales de pasivación (en por ejemplo:
soluciones de ácido nítrico) se puede asegurar que el acero inoxidable comience su
performance en servicio en un estado plenamente ―pasivo‖.
Existen fundamentalmente cinco tipos de corrosión localizada que requieren el uso de
específicos grados de aceros inoxidables para prevenirlas o mitigarlas: Corrosión por picado y
por rendija, Corrosión intergranular, Corrosión bajo tensión, Corrosión galvánica y Corrosión
por contacto o contaminación.
3.1-Corrosión por picado
Naturaleza
El ataque es confinado a numerosas pequeñas cavidades sobre la superficie metálica. Por la
rapidez del ataque y el compromiso que representan, es una forma muy peligrosa de falla que
por ejemplo puede dar lugar a fracturas por fatiga. Se presenta con más frecuencia en
soluciones que contienen iones halógenos.
Mecanismo
El picado puede ser dividido en una etapa de iniciación y otra de propagación. El pitting
comienza en zonas segregadas, precipitados o bordes de grano. La propagación es
fuertemente dependiente de la concentración de productos de corrosión dentro de los pits. Es
un proceso autocatalítico en el que el metal se disuelve dentro del pit y es acompañado por la
reducción de O2 cerca de la boca del pit. Esto resulta en un exceso de cargas positivas M+ en
la base de los pits y migración de los iones cloruros hacia esas zonas para balancear las
cargas. El efecto neto es un incremento en la concentración de cloruros en el pit. Los
productos son sujetos a hidrólisis por lo cual incrementa la concentración de hidrógeno
bajando el PH dentro del pit y promoviendo altas velocidades de disolución del metal.
Prevención:
Seleccionar aceros inoxidables con Cr, Mo, N y Cu.
3.2-Corrosión por rendijas
Naturaleza y mecanismo
Es una forma de corrosión localizada asociada con espacios confinados o rendijas formadas
por ciertas configuraciones geométricas. Es también llamada corrosión por aireación
diferencial. Las regiones con diferentes concentraciones de oxígeno se comportan como una
cupla de corrosión. Las zonas de baja concentración se dan dentro de la rendija y actúan como
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ánodos donde el metal se oxida. Dentro de la rendija aumenta la concentración de iones
positivos y si hay presencia de halogenuros en el medio (Cl- por ejemplo) estos migran hacia
la rendija formándose FeCl dentro de la misma. Luego por hidrólisis se genera un exceso de
iones hidrógeno acelerándose notablemente la velocidad de corrosión.
Prevención:
-Seleccionar aceros inoxidables con Cr, Mo, N y Cu.
-Remover periódicamente sedimentos o deposiciones superficiales
-Evitar ampolladuras de recubrimientos metálicos
3.3-Corrosión intergranular (SENSITIZACIÓN)
Naturaleza
Es la pérdida de cromo alrededor de los bordes de grano en los aceros inoxidables debido a la
precipitación de carburos de cromo en temperaturas entre 400 y 800 C. En esas zonas el
material pierde resistencia a la corrosión. Ocurre como resultado de tratamientos térmicos
(recocidos o relevado de tensiones) incorrectos, exposición térmica en ese rango de
temperaturas y por realización de soldaduras. En este último caso, dependerá del contenido de
carbono y de la velocidad de calentamiento o enfriamiento a través de dicho rango de
temperatura, que ocurra la precipitación o no de carburos de cromo. Los carburos precipitados
son del tipo M23C6 y el tiempo para el inicio de la precipitación varía con el contenido de
carbono del acero.
Prevención:
Existen tres alternativas a saber:
- Solubilizar y templar las zonas sensitizadas. Una vez terminadas las operaciones de
elaboración y/o soldadura, el acero debe ser calentado hasta 1050-1150 ºC (para disolver
cualquier carburo de cromo) para enfriarlo luego con rapidez suficiente como para que no
vuelvan a precipitar.
- Utilizar aceros de grado "L" que tienen C < 0,03%.
- Empleo de aceros inoxidables estabilizados (AISI 321 con Ti ó 347 con Nb). El Ti y el Nb
se combinan con el carbono a temperaturas más altas respecto de aquellas en las que el
carbono se podría combinar con el cromo.
3.4- Corrosión bajo tensión
Este tipo de corrosión es muy perjudicial ya que en un lapso extremadamente corto puede
producir la falla de una pieza. El recorrido de la fisura es en la mayoría de los casos
transgranular, pudiendo ser intergranular cuando hay una propensión a la corrosión
intercristalina en el material.
La aparición de corrosión bajo tensión está relacionada con las siguientes condiciones:
Existencia de tensiones de tracción (debido a una carga o solicitación externa o
también a tensiones propias por soldadura o conformado en frío.
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Presencia de un medio agresor específico. En la siguiente tabla pueden verse
soluciones que contienen cloruros metálicos, concentración de éstos en las soluciones, y
temperaturas de éstas que pueden provocar rotura por corrosión bajo tensión en aceros
inoxidables.
SAL CONCENTRACIÓN
% EN PESO
TEMPERATURA
ºC
Cloruro Amónico 30 Ebullición
Cloruro Cálcico 37 Ebullición
Cloruro de Cobalto Saturado 100
Cloruro de Litio 30 Ebullición
Cloruro de Mg 40 /pH 4) 104
Cloruro de Mg 60 (pH 4,4) 116
Cloruro de Mg 42 154
Cloruro Mercúrico 10 Ebullición
Cloruro Sódico Saturado 100
Cloruro de Zinc 54 Ebullición
Además de estas soluciones, se ha comprobado que la rotura de este tipo puede producirse en
otros medios como cloruro de etilo con agua (a temperaturas superiores a la ambiente), en
agua de mar y otros medios que no contienen cantidades apreciables de cloruros, como
soluciones de soda cáustica, agua que contiene ácido sulfhídrico, productos formados en las
refinerías a partir de H2S, agua a temperaturas elevadas, como así también en vapor de agua.
Propensión del material a la corrosión bajo tensión. Por ejemplo, los aceros
inoxidables austeníticos en soluciones que contienen iones cloruros y particularmente cuando
el contenido de níquel está en 8%. Para muy altos contenidos de níquel no se observa el daño.
Por otro lado, los aceros inoxidables ferríticos no sufren este tipo de daño. Esto indica que las
estructuras ferríticas tienen gran resistencia a la corrosión bajo tensión.
3.5- Corrosión Galvánica
La corrosión galvánica ejerce una acción localizada que ocurre cuando dos metales diferentes
están en contacto bajo una solución que puede obrar como electrolítico. Así, los dos metales
diferentes forman un par de electrodos cortocircuitados que constituyen una celda
electroquímica. De ello resulta la disolución del material que se comporta como electrodo
anódico (donde ocurre oxidación), mientras que el material que se comporta como cátodo
(donde ocurre la reducción) permanece inalterable. El potencial electroquímico de esa celda
de corrosión variará según sea la posición ocupada por los metales y aleaciones en la serie de
potenciales galvánicos (tabla 1).
El empleo de distintos metales en una solución corrosiva no significa que la corrosión
galvánica sea inevitable. Los factores que influencian la corrosión galvánica incluyen:
a) Conductividad del circuito: tiene que existir el contacto entre metales diferentes en una
solución de alta conductividad para que se produzca el ataque galvánico.
b) Potencial entre ánodo y cátodo: la posición que ocupa cada metal en la serie galvánica
determina el potencial y la dirección del flujo de corriente cuando se compone una celda. El
metal que ocupa la posición más alta en la serie constituye el cátodo. El otro metal es el
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ánodo y, debido a ello, es el que resulta atacado por la acción de la celda. El potencial se
incrementa cuanto más apartadas unas de otras son las posiciones ocupadas por cada metal o
aleación en la serie. Los aceros inoxidables en estado pasivo figuran en la serie justo a
continuación de la plata, del grafito y del oro. Así pues en, en una solución oxidante, los
aceros inoxidables pasivos suelen constituir el cátodo, mientras que serán los otros metales
los que serán atacados.
c) Polarización: Este efecto es el que se produce sobre los electrodos de una celda galvánica
por el depósito sobre los mismos de los gases liberados por la corriente. La evolución de los
iones de hidrógeno puede cambiar de pasiva en activa la superficie del acero inoxidable,
acelerando así la corrosión del ánodo.
d) Áreas relativas del cátodo y ánodo: el área relativa de las superficies ejerce un efecto
pronunciado sobre el daño producido por la acción galvánica. Un pequeño ánodo con un
cátodo grande produce una corriente de elevada densidad y acelera la corrosión del ánodo.
Deberán evitarse las pequeñas áreas del metal menos noble. No se utilizarán piezas de
sujeción de aluminio para el acero inoxidable.
e) Relación geométrica entre superficies de distintos metales: Un borde o una esquina del
metal menos noble no deberá estar en contacto con el centro de un área de gran superficie del
metal que ha de constituir el cátodo si llega a formarse una celda galvánica.
La corrosión se atribuye frecuentemente a la acción galvánica cuando su verdadera causa se
debe efectivamente a unas condiciones anormales de operación. Así por ejemplo, el uso de
ácido clorhídrico, para sustituir un
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material de limpieza normal, puede destruir la película pasiva del acero inoxidable. En tal
caso se puede formar una celda galvánica que empezará a funcionar tan pronto como la pieza
en cuestión entre en función. El volver a proyectar y a construir una pieza que sea
completamente de acero inoxidable puede ser muy costoso y la nueva pieza proyectada puede
ser difícil de fabricar. Así pues, cuando aparentemente la acción galvánica sea la única causa
de un desperfecto en una unidad que, demostradamente, es de un buen diseño, convendrá
realizar una verificación meticulosa para cerciorarse de que todas las condiciones de
operación son normales.
3.6- Corrosión por contacto
Una diminuta partícula de acero al carbono o hierro, una escama de óxido, cobre u otra
sustancia extraña cualquiera incrustada en el acero inoxidable puede ser suficiente para
destruir la pasividad en el punto de contacto. El ataque empieza al formarse una celda
galvánica con la partícula de material extraño como ánodo. Mientras dura la acción
electroquímica que disuelve lo contaminado, iones de hidrógeno se liberan haciendo que el
acero inoxidable se vuelva activo en el punto de contacto. La acción de picado puede
proseguir después de haber sido eliminada la partícula extraña por haberse constituido una
celda activa-pasiva entre la diminuta superficie anódica atacada y la extensa área catódica
circundante. Cuando las superficies inoxidables entran en servicio deberán estar limpias de
escamas de óxido, de aceite, de pequeñas partículas metálicas procedentes de las
herramientas, troqueles e hileras, así como de todo material extraño. La corrosión por
contacto puede iniciarse al cabo de mucho tiempo de estar la pieza en servicio si los métodos
de limpieza empleados no son meticulosos. Óxido y suciedad en los conductos de vapor,
herramientas impregnadas con acero al carbono, e inclusive aparatos de transporte sucios. Las
superficies limpias y lisas, así como la ausencia de arañazos y grietas reduce el riesgo de que
se produzca corrosión por contacto. El ingeniero proyectista puede prevenir el ataque
galvánico, pero, a su vez, el personal encargado de la fabricación, la operación y la
conservación de los equipos de acero inoxidable, ha de prevenir la corrosión por contacto.
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LOS ACEROS INOXIDABLES
INTRODUCCION
Se denominan aceros inoxidables a aquellas aleaciones ferrosas que contienen un mínimo de
10,5 – 11% de cromo. Son el material de elección cuando la resistencia a la corrosión es una
necesidad, aunque son muy utilizados para aplicaciones donde no necesariamente la corrosión
es el principal requerimiento a tener en cuenta. Debido a que no se corroen en las atmósferas
más comunes, siendo no contaminables, resultan el material de selección para un gran número
de aplicaciones: utensilios, artefactos y herramientas de cocina, aplicaciones industriales en
plantas químicas, procesado de alimentos, manufacturas farmacéuticas, industria del petróleo,
etc.
El uso de los aceros inoxidables se ha incrementado en los últimos años y la tendencia
seguirá en aumento. El uso de aceros inoxidables está intensificándose en aplicaciones
estructurales y vehículos de transportación debido a su atractiva apariencia superficial y bajos
requerimientos de mantenimiento a través de la vida útil del producto.
El acero inoxidable es único entre los aceros en virtud de una invisible y protectiva capa
superficial de óxido de cromo que se forma espontáneamente e instantáneamente en presencia
de oxígeno. Esta capa superficial llamada película de pasivación, protege al acero inoxidable
de la corrosión.
PASIVIDAD
Los aceros inoxidables o más apropiadamente designados, resistentes a la corrosión,
adquieren esta propiedad a través de la formación de una capa superficial invisible y muy
adherente de un óxido muy rico en cromo. Esta capa se forma y recompone espontáneamente
en la presencia de oxígeno.
Esta capa es continua, adherente, no porosa, insoluble, y autoreconstituible en la presencia
de oxígeno cuando es deteriorada.
Actualmente, no se conoce con certeza la naturaleza del óxido complejo de cromo que se
forma superficialmente. Un mecanismo que cuenta con aceptación entre los investigadores es
la formación de una película de óxido de cromo hidratado. La pasividad se forma bajo un
rango de condiciones dependiendo de las características del ambiente circundante, pero la
presencia de oxígeno es fundamental en todos los casos.
En general la resistencia a la corrosión de un acero inoxidable es máxima cuando la
superficie del acero está suficientemente aireada o expuesta y su superficie mantenida libre de
cualquier tipo de depósitos. Estos últimos pueden crear condiciones de baja aireación sobre la
superficie que dificulten la pasivación y por lo tanto generar regiones anódicas donde se
concentre cualquier incipiente corrosión. Cuando estos depósitos son inevitables, resulta
indispensable elevar el contenido de cromo en el acero para prevenir la corrosión.
El rango de condiciones sobre las cuales la pasividad puede ser mantenida depende del
ambiente específico y de la familia y composición del acero inoxidable en cuestión . Si la
pasividad es destruida en condiciones bajo condiciones que no permiten la restauración de la
película, los aceros inoxidables podrán corroerse como un acero al carbono.
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Si bien el cromo es el elemento esencial para formar la película pasiva, otros elementos
pueden influenciar la efectividad del cromo en formar o mantener la película. Con 10,5 a 11%
de cromo en el acero, recién se puede formar una efectiva capa de pasivación superficial,
aunque es relativamente débil y sólo soporta condiciones corrosivas ambientales no severas.
Cuando el contenido de cromo se eleva a 17-20%, típico de los aceros inoxidables
austeníticos; o entre 26-29% de cromo, típico de los más recientes desarrollados inoxidables
superferríticos, la estabilidad de la capa de pasivación aumenta notoriamente. No obstante el
mayor contenido de cromo en el acero puede afectar adversamente las propiedades
mecánicas, la fabricabilidad, la soldabilidad, etc. Por lo tanto, es más eficiente mejorar la
resistencia a la corrosión agregando o incrementando el contenido de otros aleantes en el
acero con o sin algún incremento en cromo.
INCREMENTO DE LA RESISTENCIA A LA CORROSIÖN
Con la apropiada selección del grado (tipo de acero), los aceros inoxidables cumplen
aceptablemente con muy grandes períodos de exposición a ambientes corrosivos, es decir no
sufriendo corrosión o siendo ella mínima. No obstante, un inadecuado grado o tipo de acero
podría corroerse aún más rápidamente que un acero común no inoxidable. Por lo tanto, el
adecuado grado de acero inoxidable debe ser seleccionado en base a encontrar un balance
entre costos y el riesgo del específico daño por corrosión. Además del cromo hay otros
elementos aleantes que ayudan a prevenir la corrosión. A través de las curvas de polarización
anódica en soluciones acuosas es posible visualizar el efecto de los aleantes.
La Fig. 1 muestra en forma esquemática la curva de polarización anódica para un acero
inoxidable en una solución ácida. En la zona de actividad la superficie del acero está cubierta
parcialmente por una película de óxido de cromo de baja solubilidad. La densidad de
corriente es proporcional a la velocidad de corrosión y en esta parte de la curva es alta. Esta
es la causa por la cual los aceros inoxidables no deben utilizarse en estado activo. En la zona
de pasividad la superficie del acero inoxidable está completamente cubierta por una película
pasivante. La densidad de corriente es baja y por lo tanto la velocidad de corrosión lo es
también. El cambio de la zona de actividad a la pasividad depende en gran medida de tamaño
de i máx. Es decir i máx. es una medida de la facilidad con que se puede pasivar el acero. En
la zona de transpasividad, a altos potenciales, los iones de cromo existentes en la película
pasiva se oxidan. Los iones trivalentes se transforman en hexavalentes, lo cual significa que la
capa de óxido se torna soluble. La densidad de corriente aumenta y en consecuencia también
lo hace la velocidad de corrosión. Una curva de polarización similar se obtiene en bases
fuertes, pero cambia hacia potenciales más bajos y con frecuencia presenta varios puntos
máximos. El comportamiento del acero inoxidable en soluciones neutras conteniendo cloruros
es distinto y las curvas de polarización siguen otro curso, no tienen i máx. y la densidad de
corriente puede elevarse rápidamente cuando se llega a un potencial determinado (potencial
de picado) aún menor que el de transpasividad (Fig. 2). A continuación se analiza el efecto de
varios aleantes en el acero inoxidable:
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Cromo
El acero al carbono presenta curvas de polarización en distintas soluciones que tienen dos
máximos de los cuales el máximo secundario es generalmente mayor (Fig. 3). El acero sin
elementos de aleación es difícil de pasivar y a esto se debe su baja resistencia a la corrosión.
El efecto más importante del cromo es el de inhibir la reacción eliminando el segundo
máximo. Esta reacción desaparece cuando el contenido de cromo es mayor que el 11%. Si el
porcentaje de cromo se sigue incrementando, el máximo primario será menor, lo que significa
mejor resistencia a la corrosión generalizada, y el potencial de picaduras se elevará, lo que
redundará en una mayor resistencia a la corrosión por picaduras. Se incrementará también la
corrosión en grietas y rendijas. En la medida que aumenta el contenido de cromo en el acero,
tanto i máx (I crít.) como i pasivación disminuyen.
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Níquel
En suficientes cantidades, estabiliza la estructura austenítica y con ello potencia
favorablemente sus propiedades mecánicas y características de fabricación. El Ni además
promueve la repasivación, especialmente en ambientes reductores. El Ni es particularmente
efectivo para resistir a la corrosión en ácidos minerales y otras soluciones ácidas fuertes.
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(Ni>5%). Con un contenido de Ni de 25-30% se logra una muy alta resistencia a la
corrosión bajo tensiones. El Ni disminuye tanto i máx como i pasivación.
Cobre
El cobre mejora la resistencia a la corrosión del acero en soluciones ácidas y también
mejora la resistencia a la corrosión por picado. Junto con el Cr, Mo y N determinan el índice
de resistencia al picado de un acero inoxidable: ICP=%Cr + 3,3%Mo + 16%N + %Cu.
Manganeso
En moderadas cantidades y en asociación con el Ni, cumple el mismo rol que el níquel. El
reemplazo total de Ni por dio lugar al desarrollo de los aceros de la serie AISI2XX. En altas
cantidades, el Mn promueve inusuales y útiles propiedades mecánicas asociadas a
endurecimiento por deformación. El Mn forma con azufre sulfuros. La morfología y
composición de los sulfuros puede tener efectos importantes sobre la resistencia a la corrosión
por picado. El Mn disminuye tanto i máx. como i pasivación.
Molibdeno
En combinación con el Cr, es fundamental para dar al acero inoxidable resistencia a la
corrosión por picado, ya que estabiliza grandemente la película pasiva en presencia de iones
cloruros. De igual forma actúa en relación a la corrosión por rendijas. El nitrógeno y el cobre
actúan también en el mismo sentido. El Mo mejora la resistencia a la corrosión de los aceros
inoxidables frente a la mayoría de los medios corrosivos. Adicionalmente, el Mo mejora la
resistencia al creep. El Mo disminuye tanto i máx como i pasivación.
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Carbono
Es importante en los grados martensíticos ya que permite aumentar la resistencia mecánica
y al desgaste con moderada resistencia a la corrosión, En otras aplicaciones es perjudicial
para resistir a la corrosión por su reacción con el cromo, retirándolo de la matriz y formando
carburos. En los grados ferríticos es perjudicial respecto a la tenacidad.
Nitrógeno
Aumenta la resistencia a la corrosión por picado y endurece por solución sólida en los
grados austeníticos. Retarda la formación de fases fragilizantes como la fase sigma. En los
grados ferríticos es tan perjudicial como el carbono.
Referencias
- ASM Specialty Handbook of Stainless Steels, ASM Int. 1994.
- D. Kotecki, Ensuring the stamina of Stainless Steels, Weld. Journal, November 1998.
- M. Streicher, Stainless Steels: Past, present and future, Report Climax Molybdenum Co.
1987.
- J. Redmond, The basics of Stainless Steels, Chemical Engineering, Oct. 18,1982.
- A. Backman, Developments whithin materials technology in the 21st century, Svetsaren
vol. 49, Nro 1, 1995.
- J. Machado, Reporte Boletín Técnico CONARCO, Argentina.
- Inox, Nro 2, Janeiro/Marco de 1994.
- R. Kane, Super Stainless Steels, Advanced Materials & Processes, 7/93, 1993.
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CLASIFICACION DE ACEROS INOXIDABLES
Los aceros inoxidables se clasifican en cinco familias:
1- Martensíticos (Cr = 12 a 17%, C= 0.12 a 1.20%)
-Son endurecibles por Temple + Revenido, para conseguir alta resistencia mecánica y
buena ductilidad y tenacidad. Tensiones de rotura hasta 1900 MPa en Gr 440.
-Tienen una aceptable resistencia a la corrosión. Es indicado para aplicaciones que
requieren no sólo resistencia a la corrosión sino resistencia mecánica, dureza y resistencia
al desgaste.
-Debido a los aleantes el acero es templable desde fase austenítica (forma martensita en el
enfriamiento) en aire o aceite.
-Con tratamientos de recocido se obtienen estructuras de ferrita y carburos esferoidizados.
-Su temperatura limite de trabajo es 475 ºC puesto que se produce un fenómeno de
fragilización por precipitación de fase alfa prima.
-La baja conductividad térmica de estos aceros requiere precalentar lo suficiente previo a
la austenización para evitar distorsiones y fisuras de temple.
-La temperatura de revenido es función de las propiedades mecánicas deseadas.
-Son magnéticos.
El típico acero inoxidable martensítico es el AISI 410, del cual surgen diferentes variantes o
grados que atienden diferentes tipos de requerimientos específicos (ver el esquema siguiente).
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2- Ferríticos (Cr = 12 a 30%, C= 0.08 a 0.20%)
El acero típico es el AISI 430, del cual surgen diferentes variantes o grados que atienden
diferentes tipos de requerimientos específicos (ver el esquema siguiente).
-Son magnéticos y no endurecibles por tratamiento térmico. Su microestructura es siempre
ferrítica.
-Son de relativamente baja resistencia mecánica (YS=240-38OMPa UTS=415-585MPa) y
tienen baja tenacidad y soldabilidad.
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-Ventajas: su bajo costo, su buena resistencia a la corrosión bajo tensión, y su aceptable
resistencia a la corrosión general.
-Se los utiliza en aplicaciones arquitectónicas, automotrices, utensilios de cocina, etc.
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3- Austeníticos (Gr = 16 a 25%, C— 0.03 a 0.15%, Ni8 a 22%)
-Son los aceros más utilizados (60 a 70% del mercado de inoxidables). Contienen elementos
como Mo, Nb, Ti, Cu, que les confieren resistencia a formas particulares de corrosión. Los de
mayor aleación (en particular con Mo entre 6-8%) son llamados superausteníticos. El Ni
estabiliza la austenita a temperatura ambiente. NO SON MAGNETICOS Y TIENEN COEF.
DE EXP. TCA. 50% MAYOR QUE LOS FERRITICOS Y MARTENSITICOS.
-El acero más típico es el 18Cr-8Ni (AISI 302) del cual surgen diferentes variantes o grados
que atienden diferentes tipos de requerimientos específicos (ver el esquema siguiente).
-Su estructura es austenítica a temperatura ambiente. No son endurecibles por tratamiento
térmico (formación de martensita) pero endurecen por deformación. Su soldabilidad es
excelente.
-Son los más resistentes a la corrosión en virtud de sus más alto contenido de cromo y níquel.
Son resistentes a altas temperaturas (resistencia a la oxidación y resistencia al creep). Tienen
una excelente ductilidad y tenacidad que los hace especialmente aptos para aplicaciones en
temperaturas subcero. Tienen apróx. 200 MPa de YS y 500 MPa de UTS.
-Los aceros de este tipo, fundidos, presentan un pequeño porcentaje de ferrita delta en la
microestructura. Esto es positivo para evitar fisuración en caliente, pero es negativo para con
la tenacidad en especial a bajas temperaturas. Los aceros forjados (chapas, placas, redondos,
etc.) son recocidos para lograr 100% de austenita en la microestructura.
-En servicios a temperaturas mayores a los 600<’C durante tiempos prolongados, pueden
precipitar fases fragilizantes (sigma, chi). La sensibilización por encima de 400 ~C genera
corrosión intergranular.
24
Diagrama de equilibrio de fases Fe-Cr
Formas alotrópicas del Fe: a, 8 (cci), y (ccc).
- El incremento de Cr estrecha el campo de fase austenítico (forma el loop y) hasta que en
12% Cr desaparece ~ aleaciones con Cr > 12% no presentan transformación y —> a (no
es posible Ref. Grano y la posibilidad de endurecimiento).
- El diagrama interpreta la base de los AIM (posibilidad de formar austenita) y AIF (fuera
del foop y).
25
26
4- Dúplex austenítíco-ferrítícos (Gr = 18 a 30%, Ni= 2,5 a 10%, bajo C)
-Presentan una microestructura de granos de ferrita y de austenita
-Tienen una buena resistencia mecánica, hasta 700 MPa, (mayor que la de los ferríticos o
austeníticos), excelente resistencia a la corrosión bajo tensión y muy buena ductilidad y
tenacidad.
-Muy buena resistencia a la corrosión generalizada y localizada. Presentan un límite de
temperaturas de trabajo de 380 0C.
27
5- Endurecibles por precipitación de matriz martensítíca, semiaustenítica o
austenítica.
-Fueron desarrollados para proveer alta resistencia a la corrosión con alta resistencia
mecánica y tenacidad. Son muy utilizados en la industria aeroespacial. Se obtienen UTS
superiores a 2000 MPa.
-Los precipitados endurecedores son diferentes según sea el tipo de acero: pueden ser
carburos, intermetálicos (Ni-Al o Ni-Ti-Al), o Cu metálico.
28
COMPOSICIONES QUÍMICAS DE LOS A. I. STANDARD
Composición % (a)
Tipo UNS C Mn Si Cr Ni (b) P S Otros
Austeníticos
201 S20100...... 0.15 5.5-7.5 1.00 16.0-18.0 3.5-5.5 0.06 0.03 0.25N
202 S20200...... 0.15 7.5-10.0 1.00 17.0-19.0 4.0-6.0 0.06 0.03 0.25N
205 S20500...... 0.12-0.25 14.0-15.5 1.00 16.5-18.0 1.0-1.75 0.06 0.03 0.32-0.40N
301 S30100...... 0.15 2.00 1.00 16.5-18.0 6.0-8.0 0.045 0.03 ------
302 S30200...... 0.15 2.00 1.00 17.0-19.0 8.0-10.0 0.045 0.03 ------
302B S30215...... 0.15 2.00 2.0-3.0 17.0-19.0 8.0-10.0 0.045 0.03 ------
303 S30300...... 0.15 2.00 1.00 17.0-19.0 8.0-10.0 0.20 0.15 min 0.6Mo (c)
303Se S30323...... 0.15 2.00 1.00 17.0-19.0 8.0-10.0 0.20 0.06 0.1 min Se
304 S30400...... 0.08 2.00 1.00 18.0-20.0 8.0-10.5 0.045 0.03 ------
304H S30409...... 0.04-0.10 2.00 1.00 18.0-20.0 8.0-10.5 0.045 0.03 ------
304L S30403...... 0.03 2.00 1.00 18.0-20.0 8.0-12.0 0.045 0.03 ------
304LN S30453 0.03 2.00 1.00 18.0-20.0 8.0-10.5 0.045 0.03 0.10-0.15 N
304Cu S30430...... 0.08 2.00 1.00 17.0-19.0 8.0-10.0 0.045 0.03 3.0-4.0 Cu
304N S30451...... 0.08 2.00 1.00 18.0-20.0 8.0-10.5 0.045 0.03 0.10-0.16 N
305 S30500...... 0.12 2.00 1.00 17.0-19.0 10.5-13.0 0.045 0.03 ------
308 S30800...... 0.08 2.00 1.00 19.0-21.0 10.0-12.0 0.045 0.03 ------
309 S30900...... 0.20 2.00 1.00 22.0-24.0 12.0-15.0 0.045 0.03 ------
309S S30908...... 0.08 2.00 1.00 22.0-24.0 12.0-15.0 0.045 0.03 ------
310 S31000...... 0.25 2.00 1.50 24.0-26.0 19.0-22.0 0.045 0.03 ------
310S S31008...... 0.08 2.00 1.50 24.0-26.0 19.0-22.0 0.045 0.03 ------
314 S31400...... 0.25 2.00 1.5-3.0 23.0-26.0 19.0-22.0 0.045 0.03 ------
316 S31600...... 0.08 2.00 1.00 16.0-18.0 10.0-14.0 0.045 0.03 2.0-3.0 Mo
316F S31620...... 0.08 2.00 1.00 16.0-18.0 10.0-14.0 0.20 0.10 min 1.75-2.5 Mo
316H S31609...... 0.04-0.10 2.00 1.00 16.0-18.0 10.0-14.0 0.045 0.03 2.0-3.0 Mo
29
316L S31603...... 0.03 2.00 1.00 16.0-18.0 10.0-14.0 0.045 0.03 2.0-3.0 Mo
316LN S31653 0.03 2.00 1.00 16.0-18.0 10.0-14.0 0.045 0.03 2.0-3.0 Mo; 0,10-0,16 N
316N S31651...... 0.08 2.00 1.00 16.0-18.0 10.0-14.0 0.045 0.03 2.0-3.0 Mo;0.10-0.16 N
continuación
Composición % (a)
Tipo UNS C Mn Si Cr Ni (b) P S Otros
317 S31700 0.08 2.00 1.00 18.0-20.0 11.0-15.0 0.045 0.03 3.0-4.0 Mo
317L S31703 0.03 2.00 1.00 18.0-20.0 11.0-15.0 0.045 0.03 3.0-4.0 Mo
321 S32100 0.08 2.00 1.00 17.0-19.0 9.0-12.0 0.045 0.03 5 x %C min Ti
321H S32109 0.04-0.10 2.00 1.00 17.0-19.0 9.0-12.0 0.045 0.03 5 x %C min Ti
330 N08330 0.08 2.00 0.75-1.5 17.0-20.0 34.0-37.0 0.04 0.03 -----
347 S34700 0.08 2.00 1.00 17.0-19.0 9.0-13.0 0.045 0.03 10 x %C min Nb + Ta (c)
347H S34709 0.04-0.10 2.00 1.00 17.0-19.0 9.0-13.0 0.045 0.03 10 x %C min Nb + Ta (c)
348 S34800 0.08 2.00 1.00 17.0-19.0 9.0-13.0 0.045 0.03 0.2 Cu; 10 %C min Nb +Ta (c)
348H S34809 0.04-0.10 2.00 1.00 17.0-19.0 9.0-13.0 0.045 0.03 0.2 Cu; 10 %C min Nb +Ta(C)
384 S38400 0.08 2.00 1.00 15.0-17.0 17.0-19.0 0.045 0.03 -----
Ferríticos
405 S40500 0.08 1.00 1.00 11.5-14.5 ----- 0.04 0.03 0.10-0.30 Al
409 S40900 0.08 1.00 1.00 10.5-11.75 ----- 0.045 0.045 6 x %C min Ti (e)
429 S42900 0.12 1.00 1.00 14.0-16.0 ----- 0.04 0.03 -----
430 S43000 0.12 1.00 1.00 16.0-18.0 ----- 0.04 0.03 -----
430F S43020 0.12 1.25 1.00 16.0-18.0 ----- 0.06 0.015 min 0.6 Mo (c)
430FSe S43023 0.12 1.25 1.00 16.0-18.0 ----- 0.06 0.06 0.15 min Se
434 S43400 0.12 1.00 1.00 16.0-18.0 ----- 0.04 0.03 0.75-1.25 Mo
436 S43600 0.12 1.00 1.00 16.0-18.0 ----- 0.04 0.03 0.75-1.25 Mo,5 x %C min
30
Nb+Ta(f)
442 S44200 0.20 1.00 1.00 18.0-23.0 ----- 0.04 0.03 -----
446 S44600 0.20 1.50 1.00 23.0-27.0 ----- 0.04 0.03 0.25 N
Martensíticos
403 S40300 0.15 1.00 0.05 11.5-13.0 ----- 0.04 0.03 -----
410 S41000 0.15 1.00 1.00 11.5-13.5 ----- 0.04 0.03 -----
continuación
Composición % (a)
Tipo UNS C Mn Si Cr Ni (b) P S Otros
414 S41400 0.15 1.00 1.00 11.5-13.5 1.25-2.50 0.04 0.03
416 S41600 0.15 1.25 1.00 12.0-14.0 ----- 0.06 0.15 min
416 Se S41623 0.15 1.25 1.00 12.0-14.0 ----- 0.06 0.06
420 S42000 0.15 min 1.00 1.00 12.0-14.0 ----- 0.04 0.03
420 F S42020 0.15 min 1.25 1.00 12.0-14.0 ----- 0.06 0.15 min
422 S42200 0.20-0.25 1.00 0.75 11.5-13.5 0.5-1.0 0.04 0.03
431 S43100 0.20 1.00 1.00 15.0-17.0 1.25-2.50 0.04 0.03
440 A S44002 0.60-0.75 1.00 1.00 16.0-18.0 ----- 0.04 0.03
440 B S44003 0.75-0.95 1.00 1.00 16.0-18.0 ----- 0.04 0.03
440 C S44004 0.95-1.20 1.00 1.00 16.0-18.0 ----- 0.04 0.03
Endurecibles por precipitación (PH)
PH 13-8 Mo S13800 0.05 0.20 0.10 12.25-
13.25
7.5-8.5 0.01 0.008 2.0-2.5 Mo; 0.90-1.35 Al; 0.01 N
31
15-5 PH S15500 0.07 1.00 1.00 14.0-15.5 3.5-5.5 0.04 0.03 2.5-4.5 Cu; 0.1-0.45 Nb + Ta
17-4 PH S17400 0.07 1.00 1.00 15.5-17.5 3.0-5.0 0.04 0.03 3.0-5.0 u; 0.15-0.45 Nb +Ta
17-7 PH S17700 0.09 1.00 1.00 16.0-18.0 6.5-7.75 0.04 0.04 0.75-1.5 Al
(a) Todos los valores indicados son máx., salvo en los casos que se indica lo contrario.
(b) Para la fabricación de tubos, el contenido de Ni, de algunos aceros austeníticos, puede ser ligeramente superior al indicado.
(c) Opcional
(d) 0,10%....Ta
(e) 0.75%.....
(f) 0.70%....
Composiciones Químicas de los Aceros Inoxidables no Standad
Composición % (b)
Tipo UNS C Mn Si Cr Ni P S Otros
Austeníticos
Tipo 216 (XM-
17) S21600 0.08 7.5-9.0 1.00 17.5-22.0 5.0-7.0 0.045 0.03 2.0-3.0 Mo; 0.25-0.5 N
Tipo 304 HN S30452 0.04-
0.10 2.00 1.00 18.0-20.0 8.0-10.5 0.045 0.03 0.10-0.016 N
Tipo 304 LN ....... 0.03 2.00 ...... 18.0-20.0 8.0-12.6 ...... ...... 0.010-0.016 N
Tipo 308 S30800 0.08 2.00 1.00 19.0-21.0 10.0-12.0 0.045 0.03 .......
Tipo 30SL ....... 0.03 2.00 1.00 19.0-21.0 10.0-12.0 0.045 0.03 .......
32
Tipo 309S S30908 0.08 2.00 1.00 22.0-24.0 12.0-15.0 0.045 0.03 .......
Tipo 309S Cb ....... 0.08 2.00 1.00 22.0-24.0 12.0-15.0 0.045 0.03 8x%C min Nb
Tipo 309S Cb +
Ta S30940 0.08 2.00 1.00 22.0-24.0 12.0-15.0 0.045 0.03 8x%C min Nb + Ta
Tipo 311 ....... 0.15 2.00 2.50 20 25 0.040 0.03 .......
Tipo 312 ....... 0.15 2.00 1.00 34.0 máx 9.0 máx 0.045 0.03 .......
Tipo 316 L Si ....... 0.018 0.20 2.33 17 máx 12.3 máx 0.010 0.018 2.18 Mo
Croloy 316 Cb ....... 0.08 2.00 0.75 16.25-
17.25 11.0-14.0 0.03 0.03 9x%C min Nb
Tipo 317 LK ....... 0.03 2.00 1.00 18.0-20.0 12.0-16.0 0.045 0.03 4.0-5.0 Mo
Tipo 318 ....... 0.08 ...... ...... 17.0-19.0 10.0-14.0 ....... ........ 2-3 Mo;
10x%C min (Nb +Ta)
D 319 ....... 0.07 2.00 1.00 17.5-19,5 11.0-15.0 0.045 0.03 2.25-3.0 Mo
D319L ...... 0.03 2.00 1.00 17.5-19.5 11.0-15.0 0.045 0.03 2.25-3.0 Mo
Tipo 322 ...... 0.09 1.00 1.00 17.0 7.0 0.040 0.03 0.70 Mo
Tipo 326 ...... 0.05 1.00 0.60 25.0-27.0 6.0-7.0 ...... ........ 0.25 Ti
Tipo 330 ...... 0.40 1.50 1.25 19.0 nos 35.0 nos ...... ........ ........
Tipo 332 ...... 0.04 1.00 0.50 21.5 nos 32.0 nos 0.045 0.03 ........
Tipo 347 ...... 0.08 2.00 1.00 17.0-19.0 9.0-13.0 0.045 0.15-0.30 10x%C min Nb+Ta,+Se
Tipo 335 ...... 0.03 2.00 1.00 11.0-13.5 14.0-16.0 0.045 0.03 .........
Sanicro 28 (d) N03028 0.02 2.00 1.00 27.0 31.0 0.045 0.03 3.25 Mo; 1.0 Cu
253A ...... 0.02 1.70 1.00 20 22.0 0.045 0.03 2.1 Mo; 0.12 N
253B ....... 0.08 0.80 1.70 21.0 11.0 0.045 0.03 0.17 N;0.04 Tierras raras
904L N08904 0.02 2.00 1.00 19.0-23.0 23.0-28.0 0.045 0.035 4.0-5.0 Mo;1.0-2.0 Cu
Continuación
Composición % (b)
33
Tipo UNS C Mn Si Cr Ni P S Otros
18-16-2 S38100 0.05 2.00 1.5-2.5 17.0-19.0 17.5-18.5 0.03 0.03 0.08-0.18 N
16-18 Plus S28200 0.15 17.0-19.0 1.00 17.5-19.5 ------ 0.045 0.03 0.5-1.5 Mo;0.5-1.5 Cu;0.4-0.6 N
20 Cb-3 X08020 0.07 2.00 1.00 19.0-21.0 32.0-38.0 0.045 0.035 2.0-3.0 Mo; 3.0-4.0 Cu; 8x%C sin
Nb (c)
AL-6I X08366 0.03 2.00 0.75 20.0-22.0 23.5-25.5 0.030 0.003 6.0-7.0 Mo
303 Plus I (IM-5) ....... 0.15 2.5-4.5 1.00 17.0-19.0 7.0-10.0 0.20 0.25 sin 0.6 Mo
HHM (d) ....... 0.30 3.5 0.5 18.5 9.5 0.25 ----- -----
Cruteep 25 (d) 0.05 1.5 0.4 25.0 25.0 ----- -----. -----
35-700 X08700 0.04 2.00 1.00 19.0-23.0 24.0-26.0 0.04 0.03
4.3-5.0 Mo; .05 Cu; 8x%C sin Nb
(e); 0.005Pb;
0.035 Sa
35-777 ....... 0.04 2.00 1.00 19.0-23.0 24.0-26.0 0.045 0.035 4.0-5.0 Mo;1.9-2.5 Cu
Nitronic 20 (d) ....... 0.38 3.50 0.60-0.90 24.0 9.0 0.040 0.015 0.28-0.40 N
Nitronic32(d)(IM
29) ....... 0.10 12.0 0.50 18.0 1.6 ----- -----. 0.20-0.45 N
Nitronic 33 (d) S24000 0.06 13.0 0.50 18.0 3.0 ----- ----- 0.30 N
Nitronic 40 (21-6-
9)
(IM-10)
S21900 0.08 8.0-10.0 1.00 18.0-20.0 5.0-7.0 0.06 0.03 0.15-0.40 N
Nitronic 50 (22-
13-5) (IM 19) S20910 0.06 4.0-6.0 1.00 20.5-23.5 11.5-13.5 0.04 0.03
1.5-3.0 Mo;0.2-0.4 N; 0.1-0.3 Nb;
0.1-0.3 V
Nitronic 60 S21800 0.10 7.0-9.0 3.5-4.5 16.0-18.0 8.0-9.0 0.04 0.03 -----
Tenelon (IM-31) S21400 0.12 14.5-16.0 0.3-1.0 17.0-18.5 0.75 0.045 0.03 0.35 N
Cryogenic
Tenelon (IM-14) S21460 0.12 14.0-16.0 1.00 17.0-19.0 5.0-6.0 0.06 0.03 0.35-0.50 N
Croloy 299 (d) ....... 0.18 15.0 ...... 17.0 1.5 ..... ...... -----
18-2-12 Mn (d) S24100 0.10 12.5 ...... 18.0 2.0 ..... ...... 0.35 N
Ferríticos
Tipo 404 ....... 0.05 1.00 0.50 11.0-12.5 1.25-2.00 0.03 0.03 -----
34
Tipo 406 (d) ....... 0.06 0.40 0.40 13 ...... ...... ..... 3.75 Al
Tipo 430 Ti S43035 0.10 1.00 1.00 16.0-19.5 0.75 0.04 0.03 5 x%C sin Ti (f)
Continuación
Composición % (b)
Tipo UNS C Mn Si Cr Ni P S Otros
Tipo 430 M ....... 0.06 0.50 0.50 16 ...... ..... ...... 1.8 Mo
Tipo 439 (d) (IM-
3) S43035 0.07 1.00 1.00 17.0-19.0 0.50 ..... ...... 0.04 N, 0.2 (C+N) min, 1.1 Ti
Tipo 434 F ..... . 0.03 0.45 0.45 17.5 ----- ----- 0.3 1.0 Mo
Croloy 16-1 ....... 0.035 1.00 0.75 14.0-16.0 1.0-1.5 0.03 0.03 2.0-2.5 Al
Croloy 20-2Al ....... 0.06 0.50 1.0-1.4 20.0-21.5 0.03 0.03 0.03 2.0-2.5 Al
Tipo 444 (18-2) S44400 0.025 1.00 1.00 17.5-19.5 1.00 0.04 0.03 1.75-2.5Mo, 0.035 max N; 0.2 +
4 (%C+%N) min (Ti+Nb)
12SR (d) ....... 0.02 ----- 1.2 12.0 ------ ----- ----- 1.2 Al; 0.3Ti;0.8 Nb
18Sr (d) ....... 0.04 0.3 1.00 18.0 ------ ----- ----- 2.0 Al; 0.4 Ti
16-2 FM S16200 0.08 2.50 1.00 17.5-19.5 ------ 0.04 0.15 sin -----
E Brite 26-1 (IM-
27) S44625 0.01 0.40 0.40 25.0-27.5 0.50 0.02 0.02
0.75-1.5 Mo; 0.015 N; 0.2 Cu; 0.5
Ni + Cu
26-1 Ti (IM-33) S44626 0.06 0.75 0.75 25.0-27.0 0.50 0.04 0.02 0.75-1.5 Mo;0.04 N; 0.2 Cu; 0.2-
1.0 Ti(g)
29-4 S44700 0.010 0.30 0.20 28.0-30.0 0.15 0.025 0.02 3.5-4.2 Mo
29-4-2 S44800 0.010 0.30 0.20 28.0-30.0 2.0-2.5 0.025 0.02 3.5-4.2 Mo
MONIT S44635 0.25 1.00 0.75 24.5-26.0 3.5-4.5 0.04 0.03 3.5-4.5 Mo 0.3-0.6 (Ti+Nb)
Sea-cure/Se-1 S44660 0.025 1.00 0.75 25.0-27.0 1.5-3.5 0.04 0.03 2.5-3.5 Mo;0.2 + 4 (%C+%N)sin
(Ti+Nb)
Martensíticos
Tipo 410Cb(IM) S41040 0.18 1.00 1.00 11.5-13.5 ----- 0.04 0.03 0.05-0.30 Nb
Tipo410S S41008 0.08 1.00 1.00 11.5-13.5 0.60 0.04 0.03 -----
Tipo410L ----- 0.017 0.42 0.88 12.4 ----- 0.006 0.018 (Polvo de Fe)
35
Tipo414L ----- 0.06 0.50 0.15 12.5-13.0 2.5-3.0 0.04 0.03 0.5 Mo; 0.03Al
416 Plus I(IM-6) S41610 0.15 1.5-2.5 1.00 12.0-14.0 ----- 0.06 0.15 sin 0.6 Mo
Tipo 416 MH ----- 0.09 ----- ----- 12.5 ----- ----- 0.32 -----
Tipo 416 MF ----- 0.12 ----- ----- 12.5 ----- ----- 0.20 -----
Tipo 4 MI ----- 0.07 ----- ----- 13.3 ----- ----- 0.42 -----
Tipo 418 GreeK
Ascoloy
S41800 0.15 1.00 1.00 12.0-14.0 ----- 0.04 0.03 2.5-3.5 V
Moly Ascoloy K64152 0.12 ----- ----- 11.7 2.5 ----- ----- 1.75 Mo; 0,32 V
Tipo 431 Mod. ......... 0.08-
0.15 1.00 1.00 15.0-17.0 1.5-2.2 ----- ----- 0.03-0.12 N, 0.22 max (C+N)
Continuación
Composición % (b)
Designación (a) UNS C Mn Si Cr Ni P S Otros
CARPENTER
Nº1JR ............. 0.15 ----- ----- 13.0 ----- ----- ----- 3.9 Al
Tipo 420 Fse ............. 0.15 ----- ----- 12.0-14.0 ----- ----- ----- 0.6 Mo; 0.07 min P o Se
Tipo 440 F ............. 0.95-
1.20 ----- ----- 16.0-18.0 ----- ----- 0.15-0.30 0.75 Mo
Tipo 440FSe ............. 0.95-
1.20 ----- ----- 16.0-18.0 ----- ----- ----- 0.75 Mo; 0.15-0.03 Se
13/4 .............. 0.05 ----- ----- 13.0 4.0 ----- ----- 0.40 Mo
13/4/Mo ............. 0.05 ----- ----- 13.0 4.0 ----- ----- 1.5 Mo
13/6 .............. 0.05 ----- ----- 13.0 6.0 ----- ----- 0.40 Mo
13/6 Mo ............. 0.05 ----- ----- 13.0 6.0 ----- ----- 1.5 Mo
16/6 Mo ............. 0.05 ----- ----- 16.0 6.0 ----- ----- -----
16/5/Mo .............. 0.05 ----- ----- 16.0 5.0 ----- ----- 1.5 Mo
Glass Sealing 18 .............. 0.06 0.08 0.4 18.3 0.2 ----- ----- 0.4 Ti
H-46 .............. 0.17 0.65 0.4 12.0 0.45 ----- ----- 0.75 Mo; 0.30V; 0.2-0.6 (Nb+Ta)
Endurecibles por precipitación
36
AM-350 (Tipo
633) S35000
0.07-
0.11 0.5-1.25 0.50 16.0-17.0 4.0-5.0 0.04 0.03 2.5-3.25 Mo;0.07-0.13 N
AM-355 (Tipo
634) S35500
0.10-
0.15 0.5-1.25 0.50 15.0-16.0 1.0-5.0 0.04 0.03 2.5-3.25 Mo
AM-363 (d) ............. 0.04 0.15 0.05 11.0 4.0 ----- ----- 0.25 Ti
Custom 450 (IM-
25) S45000 0.05 1.00 1.00 14.0-16.0 5.0-7.0 0.03 0.03
1.25-1.75Cu;0.5-1.0Mo;(x%C
min Nb
Custom 455(IM-
16) S45500 0.05 0.50 0.50 11.0-12.5 7.5-9.5 0.04 0.03
0.5Mo;1.5-2.5Cu;0.8-1.4 Ti;0.1-
0.5 Nb
FH 15-7 Mo
(Tipo 632) S15700 0.09 1.00 1.00 14.0-16.0 6.5-7.75 0.04 0.03 2.0-3.0Mo; 0.75-1.5 Al
Stailess W (Tipo
635) S17600 0.08 1.00 1.00 16.0-17.5 6.0-7.5 0.04 0.03 0.4 Al; 0.4-1.2 Ti
17-10 P (d) 0.07 0.75 0.5 17.0 10.5 0.23 ----- -----
15-0-Mo-Co
Crucible
AFC77(d)
0.15 ----- ----- 14.5 ----- ----- ----- 5.0 Mo;0.4 V;13 Co
Crucible AFC260
(d) 0.10 ----- ----- 12.0 ----- ----- ----- 5.0 Co; 6.0 W; 0.03 N
PH 14-3 Mo 0.03 0.5 0.3 14.4 8.2 ----- ----- 2.25 Mo; 1.17 Al
15-5-Mo-Cu (d) 0.06 ----- ----- 15.5 5.0 ----- ----- 1.5 Mo; 1.8 Cu
Continuación
Composición % (b)
Designación (a) UNS C Mn Si Cr Ni P S Otros
Almar 362 (XM-
9) ....... 0.03 0.3 0.3 14.5 6.5 ----- ----- 0.8 Ti
Firth-Vickers 520 ....... 0.05 1.00 0.5 16.0 5.5 ----- ----- 1.75 Mo; 2.0 Cu
SF BOT ....... 0.07 2.00 0.2 17.0 3.5 ----- ----- 2.0 Mo; 1.2 Cu; 2.0 Co
Incoloy Alloy 901
AISI 681, 682 ....... 0.05 0.45 0.4 12.5 42.5 ----- ----- 5.7 Mo; 2.8 Ti; 0.2 Al; 0.1 Cu
37
A-286, AISI 660 K66286 0.05 1.4 0.4 15.0 26.0 ----- ----- 1.25 Mo; 2.15Ti; 0.2 Al;0.00038;
0.3V
Crucible C627 ...... 0.05 0.10 0.10 13.0 38.0 ----- ----- 5.5 Mo; 2.5 Ti; 1.5Al; 0.018;
0.6Nb
Discaloy,
AISI662 ...... 0.04 0.90 0.80 13.5 26.0 ----- ----- 2.75Mo; 1.75Ti; 0.1 Al 0.005 B
V-57, AISI663 ...... 0.08 0.35 0.75 14.8 27.0 ----- ----- 1.25Mo; 3.0 Ti; 0.25Al; 3.0Cu
Araco 22-4-9 S63003 0.55 8.5 0.15 20.5 3.5 ----- ----- 0.4 N
Araco 17-14-Cu-
Mo
AISI 653
...... 0.12 0.75 0.50 15.9 14.1 ----- ----- 2.5Mo;0.25Ti; 0.45Nb; 3.0 Cu
Crucible HHK ...... 0.30 3.50 0.50 18.5 9.5 0.23 ----- -----
Uniteap 212 ...... 0.08 0.05 0.15 16.0 25.0 ----- ----- 0.5Nb;4.0Ti; 0.15Al;0.068;0.05
Zr
Croloy 16-6 PH ...... 0.03-
0.06 0.55-0.75 0.50
14.75-
15.75 6.25-7.25 0.025 0.025 0.70-0.90Ti; 0.45-0.35Al
Araco 12-9 PH ...... 0.035 0.02 0.03 11.85 8.65 ----- ----- 1.5Mo;1.65Al; 0.0005N
lllius ―P‖ ...... 0.25 ----- ----- 28.0 8.0 ----- ----- 2.0Mo;3.5 Cu
Lllius ―PD‖ ...... 0.08 ----- ----- 25.5 5.0 ----- ----- 6.0Co; 2.5Mo; Cu
PH-55ª ...... 0.04 3.0 3.0 20.0 8.8 ----- ----- 4.0 Mo
17-10P ...... 0.125 0.55 0.55 16.7 10.20 0.27 0.025 -----
Almar 367(d) ...... 0.03 0.05 0.05 14.0 3.5 ----- ----- 15.5Co;2.0Mo;0.5Ti
Stainless W-2 ...... 0.03 ----- ----- 11.6 4.7 ----- ----- 0.08Al; 0.40Ti
(a) La designación es %M en esta columna son designaciones ASTM. Los números tipo entre paréntesis son antiguas designaciones AISI
(b) Todos los valores indicados son máximos, salvo en los casos que se indica lo contrario.
(c) 1,00 % máximo
(d) Composición nominal, los límites de composición no están disponibles.
(e) 0.5 % máximo
(f) 0.75 % máximo
(g) 0.80 máximo
(h) 0.7 N mínimo
38
Composiciones Químicas de los Aceros Inoxidables Dúplex
Composición, %
Tipo Designación
UNS/Aleman
a Francesa
C Mn Si Cr Ni P S Otros
329 VEW:A900
WN:1.4460 S32900
0.10 2.00 1.00 25.0-30.0 3.0-6.0 0.045 0.03 1.0-2.0 Mo
3RE60 ....... 0.03 1.50 1.70 18.5 4.90 ----- ----- 2.7 Mo
44LN ....... 0.03 2.00 1.00 24.0-26.0 4.0-6.0 ----- ----- 1.40-1.70Mo,0.16 N
7 Mo Plus S31200 0.03 2.00 1.00 24.0-26.0 5.5-6.5 0.045 0.02 1.2-2.0Mo,0.14-0.2 N
JS Alloy 2205
VEW:A903
WN:1.4462
S31803 0.03 2.00 1.00 21.0-23.0 4.5-6.5 0.030 0.02 2.5-3.5Mo, 0.08-0.2 N
Ferralium 255 S32500 0.04 1.50 1.00 24.0-27.0 4.5-6.5 0.040 0.03 2.0-4.0Mo, 0.10-0.25N 1.5-2.5
Cu
A351 CD-4Mcu 0.04 1.00 1.00 24.5-26.5 4.75-6.0 0.040 0.04 1.75-2.25Mo,2.75-3.25Cu
...... S31500 0.03 1.2-2.0 1.4-2.0 18.0-19.0 4.25-5.25 0.030 0.03 2.5-3.0 Mo
ZERON 100 S31250 0.03 1.00 0.75 24.0-26.0 5.50-7.50 0.030 0.03 2.5-3.5Mo,0.1-0.3 N, 0.2-0.8 Cu,
0.1-0.5 N
...... ...... 0.025 ----- ----- 21.0 6.5 ----- ----- 2.5 Mo, 1.5 Cu
...... ...... 0.03 ----- ----- 24.0 5.0 ----- ----- 1.5 Mo, 1.0 Cu, 0.1 N
...... ...... 0.03 ----- ----- 24.0 7.0 ----- ----- 2.8 Mo, 0.4 Cu
Atlas 958 ...... 0.02 ----- ----- 25.0 7.0 ----- ----- 4.5 Mo, 0.20N
Usinor:UR52K S32304 0.05 ----- ----- 25.0 8.0 ----- ----- 3.0 Mo,1.0Cu,0.18 N
VEW:A905 ...... 0.03 5.8 ----- 25.0 3.7 ----- ----- 2.3 Mo,0.33 N
...... ...... 0.03 ----- ----- 26.5 6.0 ----- ----- 1.5 Mo, 0.16 N
Ferrarlum 298 ...... 0.06 ----- 1.60 27.0 7.0 ----- ----- 2.5 Mo, 0.12 N, 1.3 Cu
SAF 2304 WNI. 4347 0.02 ----- ----- 23.0 4.0 ----- ----- 0.10 N
VEW:A902 WNI,4562 0.05 ----- ----- 25.0 7.0 ----- ----- 1.8 Mo,0.80 Nb
39
UR 50 Afaor:Z3CHD
U 217 0.06 ----- ----- 21.0 7.0 ----- ----- 2.5 Mo, 1.5 Cu
UR 50M ...... 0.06 ----- ----- 21.0 7.3 ----- ----- 2.5 Mo, 0.16 N, 1.5 Cu
...... WNI. 4347 0.06 ----- ----- 26.0 6.5 ----- ----- -----
continuación
Composiciones Químicas de los Aceros Inoxidables Duplex
Composición, %
Tipo Designación
UNS/Aleman
a Francesa
C Mn Si Cr Ni P S Otros
Maust. CCK ...... 0.05 ----- 1.5 25.0 6.5 ----- ----- 2.5 Mo, 0.13 N
SFCOR 29 ...... 0.05 ----- 1.2 25.0 6.5 2.3 Mo, 3.0 Cu, 0.15 N
ZERON 26 ...... 0.04 4.5 ----- 24.0 6.0 2.2 Mo, 0.25 N
ZERON 25 ...... 0.03 ----- ----- 25.0 4.0 2.5 Mo, 0.15 N
FMN ...... 0.05 ----- ----- 25.0 5.0 2.0 Mo, 0.20 N
FMS ...... 0.06 ----- ----- 19.5 8.7 2.8 Mo, 0.30 Nb
FMI ...... 0.05 ----- ----- 23.0 9.4 3.4 Mo
40
ACEROS SUPERINOXIDABLES
Los fabricantes de aceros inoxidables han focalizado su atención en los últimos años en el
desarrollo de mejorados grados de aceros que se comporten mejor frente a formas localizadas
de corrosión y puedan competir exitosamente con las costosas superaleaciones. En este
sentido, las modernas técnicas de aceración desarrolladas en los últimos años permiten en el
presente fabricar aceros con muy estrecho balance composicional y muy bajos contenidos de
impurezas e intersticiales. Esto evita que al aumentar el contenido de aleantes en el acero, se
formen cantidades de inclusiones, precipitados y fases que pueden degradar la resistencia a la
corrosión.
El futuro de estos avances, es contar al presente con grados de aceros inoxidables con
propiedades no imaginables una década atrás. Estos nuevos materiales tienen un amplio rango
de aplicaciones en las plantas de generación de potencia, procesado químico, petróleo, control
de la polución, industria marina, etc. Estos nuevos grados de aceros inoxidables son
frecuentemente mencionados como superinoxidables: superferríticos, supermartensíticos,
superausteníticos y superduplex.
Por qué reducir el contenido de impurezas?
La resistencia a la corrosión del acero inoxidable está asociada a la formación de una continua
capa pasivante que actúa como barrera física entre el acero y el medio ambiente. Esta capa
puede destruirse por la acción química del medio o por discontinuidades superficiales cuya
fuente sean precipitados, o segundas fases conteniendo impurezas. El carbono y el azufre son
particularmente nocivos.
- El carbono forma carburos durante la soldaduras y algunos tratamientos térmicos. Los
carburos son de cromo, lo cual significa que la formación de esta fase retira cromo de la
matriz localizadamente y por lo tanto reduce la resistencia a la corrosión localmente.
- El azufre forma inclusiones sulfuro, particularmente con el manganeso. Estas inclusiones
cuando presentes en la superficie pueden degradar la resistencia a la corrosión por
comportarse como regiones anódicas (celdas galvánicas) o por formación de sulfuro de
hidrógeno frente a soluciones ácidas.
- La adopción de técnicas de fusión en vacío, métodos de aceración de bajo azufre y
procesos de refinación del tipo AOD (argón-oxygen decarburization) han hecho posible
reducir el contenido de C( 0,01 %), N(0,01 %), S( 0,0030 %), y otra impurezas (P, Sb,
Sn, As, etc) a muy bajos niveles.
Cómo se aumenta la performance de los aleantes?
Con el problema de los intersticiales resuelto, se han desarrollado grados con altos contenidos
de Cr, Mo, N, Ni, Cu y W.
Aceros inoxidables Superferríticos
Contienen hasta 29% Cr, 4% Mo y en algunos casos hasta 3,5% de Ni, con estructuras
completamente ferríticas. Sus mayores ventajas son muy alta resistencia a la corrosión frente
41
a soluciones calientes con cloruros y alta resistencia a la corrosión bajo tensión. Se aplican
fundamentalmente en tuberías para condensadores de plantas de potencia y para
intercambiadores de calor que son enfriados por agua de mar.
Aceros inoxidables Supermartensíticos
Bajo o extra bajo contenido de carbono (0,01-0,03%), 12-15% de Cr y contenidos de Ni hasta
6% con 1 a 2,5% de Mo y hasta 1,5% de Cu. La microestructura es martensita o martensita
revenida de muy bajo carbono, con alta resistencia y muy alta tenacidad y excelente
soldabilidad. Se aplican fundamentalmente en tuberías de conducción de gas y petróleo con
buena resistencia a la corrosión por gases disueltos (CO2 y S2H). Compiten a menor costo con
los aceros inoxidables dúplex.
Aceros inoxidables Superausteníticos
Tienen alto Cr, Mo, N y Ni. Son típicamente clasificados por el alto contenido de Mo que
llega hasta 7% en algunos grados. Resisten muy agresivos medios corrosivos (corrosión bajo
tensión en ambientes oxidantes con cloruros y soluciones conteniendo cloruros y sulfuros.
Tienen muy alta resistencia a la corrosión en agua de mar. Compiten a menor costo con las
superaleaciones base Ni.
Aceros inoxidables Superdúplex
Tienen alto Cr y Mo con Ni entre 4 y 7,5%. Tienen una muy alta resistencia a la corrosión por
picado y bajo tensiones y una muy bien balanceada microestructura ferrítica –austenítica.
42
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ACEROS INOXIDABLES
Hay pocas aplicaciones para aceros inoxidables en las cuales las propiedades físicas son los
factores determinantes en la selección. Sin embargo, a veces es fundamental considerar sus
propiedades físicas en relación al diseño, por ejemplo en aplicaciones para altas temperaturas
en uniones con aceros al carbono. Debido que los inoxidables austeníticos tienen altos
coeficientes de expansión térmica y baja conductividad térmica respecto de los aceros al
carbono, esas propiedades deben ser consideradas en el diseño de productos tales como
intercambiadores de calor.
Algunas de las propiedades físicas de los aceros inoxidables austeníticos son similares a
aquellas de los martensíticos y ferríticos. Por ej., para el tipo AISI 304 el E=193 GPa y la
densidad es 8,06 Kg/m3. Para los martensíticos el E=200GPa y para los ferríticos es E=207
GPa.
Las densidades de los martensíticos son un poco más bajas (7,78 Kg/m3) que la de los aceros
al carbono y al carbono de baja aleación. Por otro lado, la conductividad térmica de los
ferríticos es más alta que la de los austeníticos. El coeficiente de expansión térmica de los
ferríticos es muy similar al de los aceros al carbono, y típicamente es 30-40 % menor que el
valor correspondiente a los aceros inoxidables austeníticos.
43
CARACTERÍSTICAS DE FABRICACIÓN DE LOS ACEROS INOXIDABLES
FABRICACIÓN
Normalmente, los aceros inoxidables son primeramente seleccionados por resistencia a la
corrosión y secundariamente por propiedades mecánicas. Una tercera consideración es la
fabricación, o sea la capacidad del material para soportar los procesos de fabricación
requeridos: maquinabilidad, deformabilidad en frío y en caliente, soldabilidad y aptitud para
tratamientos térmicos y superficiales.
Los aceros inoxidables son fácilmente trabajados por operaciones de deformación en caliente
tales como laminación, extrusión o forja. Por otro lado, debido a sus excelentes propiedades
mecánicas son muy aptos para ser trabajados por deformación plástica en frío.
La mayoría de los componentes de acero inoxidable son fabricados a partir de barras y
alambres. Las características de maquinabilidad de aceros inoxidables son bastante diferentes
de las de los aceros al carbono. En general frente al mecanizado se comportan con tenacidad,
resultan viscosos y tienden a producir agarrotamientos de las herramientas. La serie AISI 400
es la más fácil de maquinar y la serie 300 y 200 las más dificultosas dado que endurecen por
trabajado muy rápidamente. Para facilitar el maquinado se utilizan pastas y aceites especiales
con componentes sulfoclorinados que ayudan a lograr un buen desprendimiento de viruta y
buenas terminaciones superficiales sin gran deterioro de las herramientas de corte. De todas
formas, como en el caso de los aceros al carbono, también existen los aceros inoxidables de
corte libre que contienen adiciones de S, Se, Pb, Cu y Al, ya sea separadamente o en
combinación. Estos elementos reducen la fricción entre la pieza de trabajo y la herramienta,
reduciendo la tendencia a que la viruta se suelde a la herramienta. También, el S y el Se
forman inclusiones que reducen las fuerzas de fricción y la ductilidad transversal de las
virutas, causando que ellas se rompan más fácilmente.
Todos los aceros inoxidables pueden ser efectivamente soldados sin afectar la resistencia a la
corrosión, por la mayoría de los procesos de soldadura, siempre y cuando se sigan la
apropiadas pautas establecidas para cada familia o grado en particular.
MANTENIMIENTO
Los aceros inoxidables son materiales de fácil conservación. Con una limpieza adecuada y
rutinaria es posible mantener inalteradas las características originales, preservando la
resistencia a la corrosión, la apariencia y su higiene.
La limpieza es esencial para obtener la máxima resistencia a la corrosión. La limpieza y
mantenimiento deben ser realizados con productos y procedimientos correctos. Los métodos
aplicados deben evolucionar desde los más suaves a lo más severos. Los mejores productos
para conservar un acero inoxidable son: agua, jabón, detergentes suaves y neutros y
removedores domésticos; todos ellos aplicados con paños de tela o esponjas de nylon. Luego
es suficiente enjuagar con abundante agua y secar con paño.
El secado es muy importante para evitar la formación de manchas en la superficie del
producto.
44
Si la anterior limpieza no es suficiente, se debe aplicar una mezcla hecha con yeso o
bicarbonato de sodio disuelto en alcohol de uso doméstico, hasta formar una pasta. Luego con
un paño o esponja/cepillo de nylon, frotar la superficie suavemente con pasadas largas y
uniformes en el sentido del pulido superficial. Evite los movimientos circulares. Por último
enjuagar con abundante agua y secar perfectamente con patio.
Para manchas más acentuadas, realizar una preinmersión en detergente caliente o en
soluciones a base de removedores domésticos y agua. Si esto no es suficiente para desprender
por ejemplo alimentos quemados adheridos o depósitos carbonizados, habrá que recurrir a
productos más agresivos como removedores a base de soda cáustica. SI estos no resultan
suficientes habrá que persistir con procedimientos más agresivos como pastas abrasivas de
uso doméstico. Por último enjuagar con abundante agua y secar perfectamente con paño.
Ante manchas de óxido de hierro en la superficie del acero inoxidable (esto indica que algún
fragmento de acero al carbono quedó adherido), con un hisopo de algodón embebido en ácido
nítrico al 10% mantener humedecida la zona durante 20 a 30 minutos. Manchas más
acentuadas requerirán combinar pastas abrasivas de uso doméstico con ácido nítrico al 10% y
frotando suavemente. El tratamiento con ácido deberá ser siempre seguido de un enjuague en
una solución de bicarbonato de sodio. Luego, enjuagar con abundante agua y secar
perfectamente con paño.
Referencias
-ASM Specialty Handbook of Stainless Steels, ASM Int. 1994.
-D. Kotecki, Ensuring the stamina of Stainless Steels, Weld. Journal, November 1 99S.
-M. Streicher, Stainless Steels: Past, present and future, Report Climax Molybdenum
Co. 1987.
-J. Redmond, The basics of Stainless Steels, Chemical Engineering, Oct. 18, 1982.
-A. Backman, Developments whithin materials technology in the 21st century, Svetsaren vol.
49, Nro 1, 1995.
-J. Machado, Reporte Boletín técnico CONARCO, Argentina.
-Inox, Nro. 2, Janeiro/Marco de 1994.
-R. Kane, Super Stainless Steels, Advanced Materials & Processes,7/93, 1993.
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SELECCION Y ESPECIFICACION DE
ACEROS INOXIDABLES
INTRODUCCIÓN
Aunque la resistencia a la corrosión es la aptitud más importante de estos materiales, algunos
grados se seleccionan por sus propiedades mecánicas de alta resistencia, por su resistencia al
creep o a la oxidación, por su alta tenacidad a temperaturas criogénicas, su durabilidad y bajo
mantenimiento, su fabricabilidad y sus propiedades no magnéticas en algunos casos.
FACTORES EN LA SELECCIÓN
Para seleccionar el grado de acero inoxidable para una dada aplicación hay que tener en
cuenta los siguientes criterios:
-Requerimientos del servicio
-Requerimientos de fabricación
-Requerimientos de seguridad, códigos y reglamentos
-Costo total
-Disponibilidad
Primeramente se deben reconocer los requerimientos de servicio (químicos, térmicos y
mecánicos). Para servicios a temperaturas por debajo de los 5000C, en primer lugar debe
determinarse el nivel de resistencia a la corrosión requerido y en segundo lugar las
propiedades mecánicas requeridas.
Requerimientos del servicio
Nivel de resistencia a la corrosión requerido
El nivel de resistencia a la corrosión requerido depende de los siguientes factores:
- Naturaleza del agente corrosivo al que el acero inoxidable estará expuesto durante la
aplicación. Cuál es su pH?. Cual es la composición global de la solución?.
- Concentración del agente corrosivo, 10%?, 50%?.
- Presencia de impurezas o contaminantes en el medio corrosivo que puedan generar
corrosión general o localizada (S, P, Cl, etc.).
- Temperatura del agente corrosivo. Usualmente cuando la temperatura incrementa también lo
hace la velocidad de ataque.
- Presencia de depósitos adherentes sobre superficies (sólidos en solución) que puedan
promover corrosión por aireación diferencial.
- Grado de aireación del ambiente.
- Velocidad del agente corrosivo (puede afectar la severidad del ataque)
- La aceptable velocidad de corrosión en el ambiente específico. Cuanto tiempo debe
funcionar el componente en ese ambiente?.
Para comenzar con el proceso de selección, lo mejor es tener en cuenta el AISI 304 (el clásico
18Cr/8Ni) que está en el rango medio de resistencia a la corrosión provisto por los aceros
inoxidables. Resiste a la mayoría de los ácidos oxidantes, muchas soluciones de esterilización
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para uso hospitalario y a un amplio rango de productos orgánicos e inorgánicos. Resiste ácido
nítrico y sulfúrico a temperaturas moderadas. Es ampliamente utilizado para almacenar gases
licuados a temperaturas criogénicas. Es usado en el transporte y en el tratamiento de
efluentes.
Para aplicaciones en procesos industriales que requieren un más alto nivel de resistencia a la
corrosión o ante la presencia de iones cloruro en el medio, corresponde emplear el AISI 316
(18/8 con 2-3% Mo). Este acero es utilizado en las industrias químicas, fotográficas, papelera,
textil, alimenticia y para implantes quirúrgicos, aunque en este caso son de grado L (bajo
carbono) fabricados con procesos que permitan obtener un bajo nivel de inclusiones no
metálicas. La resistencia al picado se cuantifica por medio del conocido Indice de resistencia
al picado, IRP=%Cr+3,3%Mo+16%N. SI los requerimientos de resistencia a la corrosión son
mayores se puede pasar a un AISI 3 17 de mayor contenido de Mo o a otras variantes de
mayor contenido de Cr y Ni (AISI 309-310) y con agregados de Cu (mejora la resistencia al
picado en medios con SH2).
Un escalón superior en cuanto a resistencia a la corrosión está representado por los
inoxidables superausteníticos, que contienen Cr hasta 27% y Mo hasta 7% en grados L
(C<0.03%). Un típico acero de esta familia es el 20Cr/25NiI6MoIL/N que resiste muy bien la
corrosión intergranular, por picado y bajo tensiones o el 27Cr/31Ni/3.5Mo/1Cu/LN diseñado
para su utilización en ácido sulfúrico concentrado a temperaturas elevadas. Cualquier acero
inoxidable austenítico con contenidos de Ni>25% es apto para resistir agresivas condiciones
de corrosión bajo tensiones.
Otra alternativa (le alta resistencia a la corrosión la constituyen los aceros inoxidables dúplex
(I9-27%Cr, 0.03%C, 4-7%Ni, 0.l-0.3%N, hasta 4.5%Mo). Los dúplex 23Cr/4Ni/0.2Mo/0.
1NL pueden reemplazar a los AISI 304 y 316 en la mayoría de las aplicaciones. E>çisten
superdúplex que cuentan con IRP>40 y con alta resistencia a la corrosión bajo tensiones.
Todos estos aceros se caracterizan por tener alta resistencia mecánica, buena soldabilidad, alta
resistencia a la corrosión bajo tensiones y al picado y resistencia a medios que contengan CO2
.Son muy utilizados en las industrias químicas, de producción de gas y petróleo, ingeniería off
shore, etc. Un dato importante es que sólo se deben utilizar hasta temperaturas máximas de
servicio de 280-3000C, para evitar su fragilización por precipitación de fases indeseables
(fases Clii, Alfa Prima, Sigma).
Si los requerimientos a la corrosión son bajos, existen aceros MS! 430 ferríticos que
contienen menos Cr y no tienen Ni y por ende resultan más económicos que los AISI 304 o
316. Son adecuados para resistir a la corrosión por agua1ciertos alimentos, usos
arquitectónicos, en ambientes urbanos sin mayor polución, etc. Para productos que requieran
sólo un mínimo de resistencia a la corrosión se cuenta con el MS! 405 que resiste soluciones
de azúcar, jabón, vapor, ácido carbónico, alcohol, nafta, mercurio, y otros agentes poco
exigentes.
Requerimientos de propiedades mecánicas
Típicamente, es la resistencia mecánica la propiedad mecánica relevante que dicta este
requerimiento. Si la resistencia a la corrosión del AISI 304 es la apropiada, pero su resistencia
mecánica (O.2 = 185 MPa, y rotura en 500-700 MPa) no es suficiente, pueden utilizarse
grados 304N y 316N de mayor resistencia mecánica. Para mayor resistencia mecánica,
sacrificando un poco de tenacidad y siempre y cuando no haya un requerimiento de estructura
austenítica, pueden emplearse los aceros dúplex.
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Cuando los requerimientos de resistencia mecánica son muy altos y los de resistencia a la
corrosión son moderados (inferiores a los que corresponden a un AISI 304) pueden emplearse
los inoxidables martensíticos que son tratables térmicamente y logran resistencias a fluencia
de 300-450 MPa con buena ductilidad y resistencia a la oxidación hasta los 6500C,
dependiendo del revenido realizado. Estas aleaciones son utilizadas en álabes de turbinas de
gas y vapor y con variantes más soldables (410NiMo) para turbinas hidráulicas.
Mayores resistencias mecánicas se obtienen con los grados martensíticos AISI 420 y la serie
440 que desarrollan durezas hasta 60 HRc y que superan los 1750 MPa de resistencia a la
tracción. Estos materiales se utilizan en cuchillas de alta dureza y mantenimiento de filo,
instrumentos quirúrgicos, bujes resistentes a la corrosión, etc.
El endurecimiento de los aceros inoxidables se puede hacer por deformación en frío como en
los austeníticos, o por tratamiento térmico de temple desde alta temperatura (10000C) y
posterior revenido. Una alternativa que puede evitar las distorsiones asociadas a estos
tratamientos la constituyen los aceros inoxidables endurecibles por precipitación. Estos aceros
logran sus propiedades por un tratamiento de envejecido por precipitación a temperaturas más
bajas. Permiten mecanizar una pieza en su condición recocida y obtener la dureza por el
posterior tratamiento térmico a temperaturas entre 400-5000C, evitándose distorsiones y
oxidación.
Para servicios a temperaturas mayores que los 5000C, la resistencia al creep (termofluencia)
constituye el aspecto importante a considerar. En estos casos los AISI 321 (con Ti) y 347
(con Nb) son recomendables y pueden utilizarse hasta los 8000C. Para más altas temperaturas
de servicio (hasta 11000C) se utilizan los aceros inoxidables austeníticos resistentes a la
oxidación y al creep del tipo AISI 309 y 310. Cabe destacar que existen numerosas variantes
de grados no standards o de grados propietarios para todas estas aplicaciones.
Por último, para servicios criogénicos inferiores a los -1000C, resultan competitivos por su
elevada tenacidad los aceros totalmente austeníticos de la serie AISI 2XX y 3XX.
Requerimientos de fabricación
Seleccionado el grado del acero de acuerdo con los requerimientos de servicio (resistencia a
la corrosión y resistencia mecánica) debe analizarse la capacidad del material para soportar
los procesos de fabricación requeridos, como ser:
maquinabilidad, deformación en frío, soldabilidad, aptitud para tratamientos térmicos y
superficiales, etc. También se deben conocer los efectos de dichos procesos sobre las
propiedades del material para evitar cualquier posible degradación. En función de los
requerimientos de fabricación puede modificarse ¡a selección del acero, seleccionando
algunas de las numerosas variantes diseñadas para mejorar dichos requerimientos de
fabricación.
Por ejemplo, si se requiere soldadura para fabricar el componente que debe resistir a la
corrosión, existe la alternativa de emplear el grado L (C<0.03%) o los AISI estabilizados 321
y 347). De está manera se evitará cualquier riesgo de corrosión localizada durante el servicio,
por efecto de descromización localizada en el acero debida a la precipitación de carburos de
cromo que pueda inducir el ciclo térmico de una soldadura.
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Si el componente será fabricado por deformación en frío, para mitigar el endurecimiento por
deformación y permitir un mejor conformado en frío, se recomienda utilizar el MS! 305 en
lugar del 304.
Para mejorar la maquinabilidad se utilizan los grados AISI 303 6 303Se con mayores
contenidos de azufre y con contenidos de selenio.
Requerimientos de seguridad, códigos y reglamentos.
La verificación del cumplimiento de los requerimientos de seguridad, higiene, normas,
códigos y reglamentos necesarios para el proyecto debe ser considerada para que cl material
seleccionado pueda ser especificado correctamente.
La especificación técnica de compra puede ser ya sea una norma (ASTM, API, etc.) que
permita identificar completamente al material y sus características de suministro, o Un
documento técnico basado en una norma reconocida que además sirva para determinar
requerimientos particulares.
Es oportuno mencionar que la calidad del material (cumplir con los requerimientos al menor
costo) se determina con la selección y se describe y control si a través de la especificación.
La clasificación AISI para aceros inoxidables brinda sólo información sobre la composición
química, no siendo suficiente para especificar un material seleccionado. Se requiere
especificar además, la condición de suministro (características del conformado, tipo y
temperaturas del tratamiento térmico a aplicar, condición superficial, forma del producto,
propiedades mecánicas, etc.). Para que el material quede correctamente especificado se
utilizan generalmente las normas ASTM o DIN que incluyen los grados AISI/UNS1 para la
composición química además de las otras características mencionadas, y agregan información
sobre el servicio a que está destinado el producto.
Por ej., si se selecciona un AISI 347H se debe especificar para la compra, la Norma adecuada
para la forma y tipo de suministro y servicio a que está destinado:
Ejemplo:
Tipo de suministro NORMA ASTM Caños A-3 12 Gr TP347H Caños forjados alta temp. A-430 Gr TP347H
Chapa A-240 Gr TP347H
Para casos especiales el comprador debe elaborar un documento o especificación técnica para
la compra que incluya toda esta información as! como eventuales restricciones a lo
especificado en las normas.
Costo total
En la selección de los aceros inoxidables debe tenerse en cuenta la gran aptitud para servicios
prolongados. Por lo tanto, un factor significativo para la selección es el costo, que incluye el
mantenimiento y reemplazo, y el precio de la aleación. Con estabilidad económica, la
decisión correcta se debe basar sobre los costos asociados con la vida útil y no sólo en
términos de precio de la aleación. La aleación preseleccionada debe compararse con otras,
analizando el precio de compra como el ahorro en mantenimiento por la prolongación de la
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vida útil de servicio.
Si se toma como referencia al AISI 304, en forma aproximada resulta:
Precio aleación/ A1SI 304
Tipo 304 1
Tipo3l6 1.15-1.4
Tipo 410 0.8
Tipo 405 0.7
Superausteníticos 2-3
Dúplex 1-3
Aleaciones de Ti 4
Superaleaciones base Ni 3-8
Disponibilidad
Por último, muy importante, se debe determinar la disponibilidad del material en el mercado.
Previamente se debe determinar la cantidad requerida con el objeto de compararla con las
cantidades mínimas requeridas por los proveedores de materiales exigidas para una eventual
producción o importación.
Referencias
-R. Drown, 1-Iow to select the right stainless steel, Advanced Materials & Processes
4/94, 1994.
-M. Solari, La selección de aceros inoxidables, Boletín AGA C&W, diciembre de 1994.
-ASM Specialty Handbook of Stainless Steels, ASM Int. 1994.
-D. Kotecki, Ensuring the stamina of Stainless Steels, Weld. Journal, November 1998.
-M. Streicher, Stainless Steels: Past, present and future, Report Climax Molybdenum
Co.1987.