¿Qué es el acero inoxidable?
"Inoxidable" es un término acuñado al principio del desarrollo de estos aceros para aplicaciones de cuchillería. Se adoptó como nombre genérico para estos aceros y ahora cubre una amplia gama de tipos y grados de acero para aplicaciones resistentes a la corrosión y la oxidación.
Los aceros inoxidables son aleaciones de hierro con un mínimo de 10,5% de cromo. Se añaden otros elementos de aleación para mejorar su estructura y propiedades, como la conformabilidad, la resistencia y la tenacidad criogénica.
Esta estructura cristalina hace que estos aceros no sean magnéticos y sean menos quebradizos a bajas temperaturas. Para mayor dureza y resistencia, se agrega carbono. Cuando se someten a un tratamiento térmico adecuado, estos aceros se utilizan como hojas de afeitar, cubiertos, herramientas, etc.
Se han utilizado cantidades importantes de manganeso en muchas composiciones de acero inoxidable. El manganeso conserva una estructura austenítica en el acero al igual que el níquel, pero a un coste menor.
Los principales elementos en acero inoxidable.
El acero inoxidable o acero resistente a la corrosión es un tipo de aleación metálica que se encuentra en diversas formas. Satisface tan bien nuestras necesidades prácticas que es difícil encontrar algún ámbito de nuestra vida en el que no utilicemos este tipo de acero. Los principales componentes del acero inoxidable son: hierro, cromo, carbono, níquel, molibdeno y pequeñas cantidades de otros metales.
Estos incluyen metales como:
- Níquel
- Molibdeno
- Titanio
- Cobre
También se realizan adiciones no metálicas, siendo las principales:
- Carbón
- Nitrógeno
CROMO Y NÍQUEL:
El cromo es el elemento que hace que el acero inoxidable sea inoxidable. Es esencial en la formación de la película pasiva. Otros elementos pueden influir en la eficacia del cromo para formar o mantener la película, pero ningún otro elemento por sí solo puede crear las propiedades del acero inoxidable.
Con aproximadamente un 10,5% de cromo, se forma una película débil que proporcionará una protección atmosférica suave. Al aumentar el contenido de cromo al 17-20 %, lo cual es típico en la serie de aceros inoxidables austeníticos tipo 300, se aumenta la estabilidad de la película pasiva. Aumentos adicionales en el contenido de cromo proporcionarán protección adicional.
| Símbolo | Elemento |
| Alabama | Aluminio |
| do | Carbón |
| cr | Cromo |
| Cu | Cobre |
| fe | Hierro |
| Mes | Molibdeno |
| Minnesota | Manganeso |
| norte | Nitrógeno |
| Ni | Níquel |
| PAG | Fosforoso |
| S | Azufre |
| sí | Selenio |
| Ejército de reserva | tantalio |
| Ti | Titanio |
El níquel estabilizará la estructura austenítica (el grano o estructura cristalina) del acero inoxidable y mejorará las propiedades mecánicas y las características de fabricación. Un contenido de níquel del 8 al 10% o más disminuirá la tendencia del metal a agrietarse debido a la corrosión bajo tensión. El níquel también promueve la repasivación en caso de que la película se dañe.
MANGANESO:
El manganeso, en asociación con el níquel, realiza muchas de las funciones atribuidas al níquel. También interactuará con el azufre del acero inoxidable para formar sulfitos de manganeso, lo que aumenta la resistencia a la corrosión por picaduras. Al sustituir el níquel por manganeso y luego combinarlo con nitrógeno, también se aumenta la resistencia.
MOLIBDENO:
El molibdeno, en combinación con el cromo, es muy eficaz para estabilizar la película pasiva en presencia de cloruros. Es eficaz para prevenir la corrosión por grietas o picaduras. El molibdeno, junto al cromo, proporciona el mayor aumento en la resistencia a la corrosión en el acero inoxidable. Edstrom Industries utiliza acero inoxidable 316 porque contiene entre un 2% y un 3% de molibdeno, lo que brinda protección cuando se agrega cloro al agua.
CARBÓN:
El carbono se utiliza para aumentar la resistencia. En el grado martensítico, la adición de carbono facilita el endurecimiento mediante tratamiento térmico.
NITRÓGENO:
El nitrógeno se utiliza para estabilizar la estructura austenítica del acero inoxidable, lo que mejora su resistencia a la corrosión por picaduras y fortalece el acero. El uso de nitrógeno permite aumentar el contenido de molibdeno hasta un 6%, lo que mejora la resistencia a la corrosión en ambientes clorados.
TITANIO Y MIOBIO:
El titanio y el miobio se utilizan para reducir la sensibilización del acero inoxidable. Cuando el acero inoxidable está sensibilizado, puede producirse corrosión intergranular. Esto se debe a la precipitación de carburos de cromo durante la fase de enfriamiento cuando se sueldan las piezas. Esto agota el área de soldadura de cromo. Sin el cromo, no se puede formar la película pasiva. El titanio y el niobio interactúan con el carbono para formar carburos, dejando el cromo en solución para que se pueda formar una película pasiva.
COBRE Y ALUMINIO:
Se pueden agregar cobre y aluminio, junto con titanio, al acero inoxidable para precipitar su endurecimiento. El endurecimiento se logra sumergiéndolo a una temperatura de 900° a 1150°F. Estos elementos forman una microestructura intermetálica dura durante el proceso de remojo a temperatura elevada.
AZUFRE Y SELENIO:
Se agregan azufre y selenio al acero inoxidable 304 para que pueda mecanizarse libremente. Esto se convierte en acero inoxidable 303 o 303SE, que Edstrom Industries utiliza para fabricar válvulas de cerdo, tuercas y piezas que no están expuestas al agua potable.
Tipos de acero inoxidable
EL AISI DEFINE ENTRE OTROS LOS SIGUIENTES GRADOS:
También conocido como acero inoxidable de “grado marino” debido a su mayor capacidad para resistir la corrosión del agua salada en comparación con el tipo 304. El SS316 se utiliza a menudo para construir plantas de reprocesamiento nuclear.
ACERO INOXIDABLE 304/304L
El tipo 304 tiene una resistencia ligeramente menor que el 302 debido a su menor contenido de carbono.
ACERO INOXIDABLE 316/316L
El acero inoxidable tipo 316/316L es un acero al molibdeno que posee una resistencia mejorada a las picaduras causadas por soluciones que contienen cloruros y otros haluros.
ACERO INOXIDABLE 310S
El acero inoxidable 310S tiene una excelente resistencia a la oxidación bajo temperaturas constantes de hasta 2000°F.
ACERO INOXIDABLE 317L
317L es un acero austenítico de cromo níquel que contiene molibdeno similar al tipo 316, excepto que el contenido de aleación en 317L es algo mayor.
ACERO INOXIDABLE 321/321H
El tipo 321 es el tipo 304 básico modificado añadiendo titanio en una cantidad al menos 5 veces el contenido de carbono más nitrógeno.
ACERO INOXIDABLE 410
El tipo 410 es un acero inoxidable martensítico que es magnético, resiste la corrosión en ambientes suaves y tiene una ductilidad bastante buena.
DÚPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803) o Avesta Sheffield 2205 es un acero inoxidable ferrítico-austenítico.
LOS ACEROS INOXIDABLES TAMBIÉN SE CLASIFICAN POR SU ESTRUCTURA CRISTALINA:
- Los aceros inoxidables austeníticos representan más del 70% de la producción total de acero inoxidable. Contienen un máximo de 0,15% de carbono, un mínimo de 16% de cromo y suficiente níquel y/o manganeso para retener una estructura austenítica a todas las temperaturas desde la región criogénica hasta el punto de fusión de la aleación. Una composición típica es 18% de cromo y 10% de níquel; comúnmente conocido como acero inoxidable 18/10, se usa a menudo en cubiertos. Del mismo modo, también están disponibles 18/0 y 18/8. Los aceros inoxidables ¨superausteníticos〃, como la aleación AL-6XN y 254SMO, exhiben una gran resistencia a las picaduras de cloruro y a la corrosión por grietas debido al alto contenido de molibdeno (>6%) y a las adiciones de nitrógeno, y el mayor contenido de níquel garantiza una mejor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Más de la serie 300. El mayor contenido de aleación de los aceros “súper austeníticos” significa que son tremendamente caros y, por lo general, se puede lograr un rendimiento similar utilizando aceros dúplex a un costo mucho menor.
- Los aceros inoxidables ferríticos son altamente resistentes a la corrosión, pero mucho menos duraderos que los grados austeníticos y no pueden endurecerse mediante tratamiento térmico. Contienen entre un 10,5% y un 27% de cromo y muy poco níquel, si lo hay. La mayoría de las composiciones incluyen molibdeno; algunos, aluminio o titanio. Los grados ferríticos comunes incluyen 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo y 29Cr-4Mo-2Ni.
- Los aceros inoxidables martensíticos no son tan resistentes a la corrosión como las otras dos clases, pero son extremadamente fuertes y resistentes, además de altamente mecanizables y pueden endurecerse mediante tratamiento térmico. El acero inoxidable martensítico contiene cromo (12-14%), molibdeno (0,2-1%), sin níquel y aproximadamente entre 0,1-1% de carbono (lo que le da más dureza pero hace que el material sea un poco más quebradizo). Es apagado y magnético. También se le conoce como acero “serie-00”.
- Los aceros inoxidables dúplex tienen una microestructura mixta de austenita y ferrita, el objetivo es producir una mezcla 50:50 aunque en aleaciones comerciales la mezcla puede ser 60:40. El acero dúplex tiene una resistencia mejorada con respecto a los aceros inoxidables austeníticos y también una resistencia mejorada a la corrosión localizada, en particular a las picaduras, la corrosión por grietas y el agrietamiento por corrosión bajo tensión. Se caracterizan por tener un alto contenido de cromo y un menor contenido de níquel que los aceros inoxidables austeníticos.
Historia del acero inoxidable
De la antigüedad sobreviven algunos artefactos de hierro resistentes a la corrosión. Un ejemplo famoso (y muy grande) es el Pilar de Hierro de Delhi, erigido por orden de Kumara Gupta I alrededor del año 400 d. C. Sin embargo, a diferencia del acero inoxidable, estos artefactos deben su durabilidad no al cromo, sino a su alto contenido de fósforo. lo que, junto con las condiciones climáticas locales favorables, promueve la formación de una sólida capa protectora de pasivación de óxidos y fosfatos de hierro, en lugar de la capa de óxido agrietada y no protectora que se desarrolla en la mayoría de las piezas de hierro.
La resistencia a la corrosión de las aleaciones de hierro y cromo fue reconocida por primera vez en 1821 por el metalúrgico francés Pierre Berthier, quien observó su resistencia al ataque de algunos ácidos y sugirió su uso en cuchillería. Sin embargo, los metalúrgicos del siglo XIX no pudieron producir la combinación de bajo contenido de carbono y alto contenido de cromo que se encuentra en la mayoría de los aceros inoxidables modernos, y las aleaciones con alto contenido de cromo que pudieron producir eran demasiado frágiles para tener interés práctico.
Esta situación cambió a finales de la década de 1890, cuando el alemán Hans Goldschmidt desarrolló un proceso aluminotérmico (termita) para producir cromo libre de carbono. En los años 1904-1911, varios investigadores, particularmente el francés León Guillet, prepararon aleaciones que hoy se considerarían acero inoxidable. En 1911, Philip Monnartz de Alemania informó sobre la relación entre el contenido de cromo y la resistencia a la corrosión de estas aleaciones.
A Harry Brearley, del laboratorio de investigación Brown-Firth en Sheffield, Inglaterra, se le atribuye más comúnmente el mérito de ser el "inventor" del acero inoxidable.
acero. En 1913, mientras buscaba una aleación resistente a la erosión para cañones de armas, descubrió y posteriormente industrializó una aleación de acero inoxidable martensítico. Sin embargo, al mismo tiempo se estaban produciendo desarrollos industriales similares en Krupp Iron Works en Alemania, donde Eduard Maurer y Benno Strauss estaban desarrollando una aleación austenítica (21% de cromo, 7% de níquel), y en los Estados Unidos, donde Christian Dantsizen y Frederick Becket estaban industrializando el acero inoxidable ferrítico.
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Hora de publicación: 16 de junio de 2022