AI4_GR2

GRUPO: AI4_GR2
ACEROS
INOXIDABLES
Trabajo Ciencias de Materiales
Jhon Díaz Chamba
Francisco Javier Fraile Herce
Cristian Guishcasho

¿QUÉ ES EL ACERO INOXIDABLE? 2
HISTORIA DEL ACERO INOXIDABLE. 3
ALEACIONES 4
EFECTO DE LOS ALEANTES SOBRE LOS ACEROS 5
CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS INOXIDABLES 5
ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS 6
ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOS 6
ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS 7
ACEROS INOXIDABLES DÚPLEX 8
MATERIALES 11
DATOS SOBRE RECICLAJE 13
CICLO DE VIDA DEL ACERO INOXIDABLE 13
VENTAJAS DEL ACERO INOXIDABLE. 16
DESVENTAJAS. 16
ACEROS INOXIDABLES MAS USADOS EN LA INDUSTRIA. 16
PRINCIPALES APLICACIONES SEGÚN LA CLASE. 16
CREENCIAS ERRÓNEAS ACERCA DEL ACERO INOXIDABLE. 18

¿QUÉ ES EL ACERO INOXIDABLE?
La mayoría de los metales se oxidan, por ejemplo la plata se pone negra, el aluminio
cambia a blanco, el cobre cambia a verde y ordinariamente el acero cambia a rojo. En el
caso de acero, el hierro presente se combina con el oxígeno del aire para formar óxidos de
hierro o “herrumbre”. A principios del siglo XX algunos metalurgistas descubrieron que
adicionando poco más de 10% de cromo al acero, éste no presentaba herrumbre bajo
condiciones normales; la razón de ello es que el cromo suele unirse primeramente con el
oxígeno del aire para formar una delgada película transparente de óxido de cromo sobre
la superficie del acero y excluye la oxidación adicional del acero inoxidable. Esta película
se llama capa pasiva. En el caso de que ocurra daño mecánico o químico, esta película es
auto reparable en presencia de oxígeno.
El acero inoxidable es esencialmente un acero de bajo carbono, el cual contiene como
mínimo un aproximado 10.5% de cromo en peso, lo que le hace un material resistente a la
corrosión.

HISTORIA DEL ACERO INOXIDABLE.
Los primeros trabajos realizados para la fabricación de los hierros y aceros inoxidables
datan del siglo XIX. Ya en aquellos días se sabía que el hierro aleado con ciertos metales,
como el cobre y el níquel resistía mejor a la oxidación que el hierro ordinario. En 1865 ya
se hacían, aunque en cantidades muy limitadas, aceros con 25 y 35% de níquel que
resistían muy bien la acción de la humedad del aire y, en general, del medio ambiente;
pero se trataba de fabricaciones en muy pequeña escala que nunca se continuaron. En esa
época no se llegó a estudiar ni a conocer bien esta clase de aceros. En 1872Woods y
Clark fabricaron aceros con 5% de cromo que tenían también mayor resistencia a la
corrosión que los hierros ordinarios de esa época. Posteriormente en 1892 Hadfield,
en Sheffield, estudió las propiedades de ciertos aceros aleados con cromo y dio a conocer
en sus escritos que el cromo mejoraba sensiblemente la resistencia a la corrosión. En
1904-1910, Guillet y Portevin, en Francia, realizaron numerosos estudios sobre aceros
aleados con cromo y níquel, determinando microestructuras y tratamientos de muchos de
ellos. Llegaron a fabricar aceros muy similares a los típicos aceros inoxidables que se usan
en la actualidad, pero hasta entonces nunca le dieron especial atención a la
inoxidabilidad.
El desarrollo original de lo que son actualmente los aceros inoxidables aconteció en los
albores de la primera guerra mundial. En forma independiente y casi simultánea,
en Inglaterra y en Alemaniase descubrieron los aceros inoxidables tal como los
conocemos ahora. El metalúrgico inglés Harry Brearly investigando cómo mejorar una
aleación para proteger los cilindros de los cañones, encontró que agregando cromo a los
aceros de bajo carbono, obtenía aceros resistentes a las manchas (stainless) o resistentes
a la oxidación. Los doctores Strauss y Maurer, de Alemania, en 1912 patentaron dos
grupos de aceros inoxidables al cromo-níquel de bajo contenido de carbono; uno de éstos,
con la denominación 18-8, ha sido utilizado desde entonces en numerosas aplicaciones.
Las propiedades y composiciones de los aceros inoxidables se mantuvieron en secreto por
los países beligerantes mientras duró la primera guerra mundial. Posteriormente, a partir
de las pocas aleaciones experimentadas en 1920. y de un limitado número de grados
comercialmente disponibles en 1930, la familia de los aceros inoxidables ha crecido en
forma impresionante. En la actualidad se cuenta con un gran número de tipos y grados de
acero inoxidable en diversas presentaciones, y con una gran variedad de acabados,
dimensiones, tratamientos, etc.
Harry Brearly

EFECTO DE LOS ALEANTES SOBRE LOS ACEROS
CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS INOXIDABLES
El acero inoxidable puede ser clasificado en cinco familias diferentes; cuatro de ellas
corresponden a las particulares estructuras cristalinas formadas en la aleación:
austenita, ferrita, martensita y dúplex (austenita mas ferrita); mientras que la quinta
son las aleaciones endurecidas por precipitación, que están basadas más en el tipo de
tratamiento térmico usado que en la estructura cristalina.

ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS
Son la primera rama de los aceros inoxidables simplemente al cromo. Representan una
porción de la serie 400, sus características son:
Moderada resistencia a la corrosión
Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos niveles de
resistencia mecánica y dureza Son magnéticos Debido al alto contenido de carbono y a la
naturaleza de su dureza, es de pobre soldabilidad
Los Martensíticos son esencialmente aleaciones de cromo y carbono. El contenido de
cromo es generalmente de 10.5 a 18% y el de carbono es alto, alcanzando valores de hasta
1.2%.
ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOS
Estos aceros inoxidables de la serie 400 AISI (American Iron & Steel Institute) mantienen
una estructura ferrítica estable desde la temperatura ambiente hasta el punto de fusión,
sus características son:
Resistencia a la corrosión de moderada a buena, la cual se incrementa con el contenido de
cromo y algunas aleaciones de molibdeno Endurecidos moderadamente por trabajo en
frío: no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico
Son magnéticos
Su soldabilidad es pobre por lo que generalmente se eliminan las uniones por
soldadura a calibres delgados
Usualmente se les aplica un tratamiento de recocido con lo que obtienen mayor suavidad,
ductilidad y resistencia a la corrosión
Debido a su pobre dureza, el uso se limita generalmente a procesos de formado en frío
Los Ferríticos son esencialmente aleaciones con cromo. El contenido de cromo es
usualmente de 10.5 a 30%, pero contenidos limitados de carbono del orden de 0.08%.
Algunos grados pueden contener molibdeno, silicio, aluminio, titanio y niobio que
promueven diferentes características.

ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS
Los aceros inoxidables austeníticos constituyen la familia con el mayor número de
aleaciones disponibles, integra las series 200 y 300 AISI. Su popularidad se debe a su
excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosión.
Sus características son las siguientes:
 Excelente resistencia a la corrosión
 Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico
 Excelente soldabilidad
 Excelente factor de higiene y limpieza
 Formado sencillo y de fácil transformación
 Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas
 Son no magnéticos
 Los Austeníticos se obtienen adicionando elementos formadores de austenita,
tales como níquel, manganeso y nitrógeno. El contenido de cromo generalmente
varía del 16 al 26% y su contenido de carbono es del rango de 0.03 al 0.08%.
 El cromo proporciona una resistencia a la oxidación en temperaturas aproximadas
de 650º C en una variedad de ambientes.
Esta familia se divide en dos categorías:
 SERIE 300 AISI.- Aleaciones cromo-níquel
 SERIE 200 AISI.- Aleaciones cromo-manganeso-nitrógeno
SERIE 300 AISI
Es la más extensa, mantiene alto contenido de níquel y hasta 2% de manganeso.
También puede contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio,
elementos que son adicionados para conferir ciertas características. En ciertos tipos se
usa azufre o selenio para mejorar su habilidad de ser maquinados.
SERIE 200 AISI
Contiene menor cantidad de níquel. El contenido de manganeso es de 5 a 20%. La
adición de nitrógeno incrementa la resistencia mecánica.

ACEROS INOXIDABLES DÚPLEX
Son aleaciones cromo-níquel-molibdeno, sus características son las siguientes:
La información aquí plasmada se proporciona al destinatario con fines exclusivamente
informativos, el presente documento no implicará responsabilidad u obligación alguna
por parte del publicador
 Son magnéticos
 No pueden ser endurecidos por tratamientos térmicos
 Buena soldabilidad
 La estructura dúplex mejora la resistencia a la corrosión de fractura bajo tensión
en ambientes con iones de cloruro.
 Los dúplex tienen un contenido de cromo de entre 18 y 26% y de níquel de 4.5 a
6.5%.
 La adición de elementos de nitrógeno, molibdeno, cobre, silicio y tungsteno
imparten
 ciertas características de resistencia a la corrosión.
ACEROS INOXIDABLES ENDURECIBLES POR PRECIPITACIÓN
Esta familia ofrece una alternativa a los aceros inoxidables austeníticos cuando se
desea asociar elevadas características mecánicas y de maquinabilidad. Son aleaciones
hierro-cromo-níquel que se caracterizan por la resistencia mecánica obtenida a partir
del endurecimiento por tratamiento térmico de envejecimiento. Los aceros
endurecibles por precipitación están patentados y frecuentemente se les designa con
las siglas de la empresa productora.

Tabla 7: Denominación y características físicas de algunos aceros inoxidables con mayor uso
industrial [17].

Tabla 8: Propiedades físicas a 20ºC de los aceros inoxidables de la tabla 8 [17].

Tabla 9: Propiedades mecánicas a 20ºC de los aceros inoxidables de la tabla 8 [17].
MATERIALES
El acero inoxidable es una aleación del hierro que contiene níquel y cromo para protegerlo
frente a la corrosión y al óxido. Este material es extremadamente sólido y resistente a
altas temperaturas lo que le proporciona un rendimiento óptimo en condiciones químicas
y medioambientales graves. Las propiedades físicas inherentes al acero inoxidable lo
convierten en un material ideal para su utilización en los sectores de la construcción, de la
automoción y de los transportes. Su versatilidad también lo convierte en un material muy
popular para los artículos del hogar como por ejemplo pequeños electrodomésticos para
la cocina y cuchillos.
La demanda de acero inoxidable se ha duplicado en los últimos diez años, y su producción
ha aumentando a más de 25 millones de toneladas al año. En este contexto, la industria
del reciclaje se ha convertido en un elemento vital a la hora de abastecer de forma estable
materias primas secundarias de calidad.
Además del níquel y el cromo, algunos de los elementos de aleación más importantes que
se utilizan en combinación con el acero, son: el molibdeno, el titanio, el tungsteno y el

vanadio. Estos metales escasean y sólo están disponibles en algunas partes del mundo, lo
que hace que su extracción sea muy costosa y difícil. Por lo tanto, es fundamental
reciclarlos para evitar acabar con los recursos naturales del planeta.
Procesos de reciclaje
La mayoría de estas aleaciones especiales tienen una apariencia muy parecida. Para
separar y preparar cada uno de estos tipos, se utiliza una tecnología de identificación muy
sofisticada, como la espectrometría de rayos-X. El reciclaje de acero inoxidable es un
proceso similar al utilizado para otros metales férricos.
Metal embalado listo para ser fundido
Utilización de cizallas para separar los
distintos tipos de metal
Clasificación: Dado que muchas formas de acero inoxidable no son magnéticas, este metal
no se separa fácilmente de otros elementos reciclables en una instalación de reciclaje con
cintas magnéticas.
Embalaje: Los productos de acero inoxidable se compactan en grandes bloques para
manejarlos y transformarlos con más facilidad.
Cizallado: Se utiliza maquinaria hidráulica capaz de ejercer una gran presión para cortar
acero inoxidable de gran grosor en piezas más pequeñas.
Separación de materiales: Las empresas fragmentadoras incorporan tambores
magnéticos rotatorios para separar los metales férricos de otro tipo de materiales. Se
consigue la separación utilizando corrientes eléctricas, flujo de aire a alta presión y
sistemas de flotación en líquidos.
Fundición: Los materiales recuperados se funden en un horno. Este proceso lo determina
el nivel de pureza necesario para las aplicaciones a las que se destinará esta materia prima
secundaria. El acero inoxidable fundido se vierte en moldes y se moldea en forma de
lingotes o bloques. Más tarde, se pueden transformar en planchas planas que se utilizan
para fabricar nuevos productos.

Aplicaciones el acero inoxidable es 100% reciclable y no pierde ninguna de sus
propiedades físicas originales en el proceso. Las aplicaciones más habituales son:
Construcción: Su excelente resistencia frente a la corrosión, su dureza y su maleabilidad
permiten la construcción de tejados y muros cortina muy atractivos, duraderos y con un
mantenimiento muy bajo.
Producción y almacenamiento de alimentos: El acero inoxidable resiste la colonización de
bacterias, no altera el sabor de los alimentos y se limpia y esteriliza fácilmente.
Transporte: Los vagones de pasajeros de los trenes de alta velocidad actuales se
construyen con frecuencia con acero inoxidable, lo que ofrece resistencia estructural y una
protección mejorada frente a las colisiones.
Asistencia sanitaria: La mayoría de los instrumentos quirúrgicos se fabrican con acero
inoxidable por su dureza y resistencia a los lavados y esterilizaciones frecuentes.
Hogar: El acero inoxidable se ha utilizado tradicionalmente en la fabricación de
electrodomésticos, baterías de cocina y cuchillos.
DATOS SOBRE RECICLAJE
El reciclaje de una tonelada de acero permite ahorrar 1.100 kilogramos de mineral de
hierro, 630 kilogramos de carbón y 55 kilogramos de caliza.
Un objeto promedio de acero inoxidable se compone de aproximadamente un 60% de
material reciclado.
Aproximadamente el 90% del acero inoxidable fuera de uso se recupera y se recicla para
fabricar nuevos productos.
CICLO DE VIDA DEL ACERO INOXIDABLE
La universidad de Yale (2009) describe el ciclo de vida el acero inoxidable al identificar las
4 etapas principales de la vida útil del material.
– El proceso de fabricación que incluye el proceso completo de producción del acero
inoxidable, a partir de la producción de acero crudo para productos largos y planos
acabados para uso en la manufactura.
– El proceso de fabricación y manufactura, donde el acero inoxidable acabado es utilizado
en diferentes sectores de uso final para producir bienes finales.
– La fase de uso en la que los bienes finales son empleados por el usuario final y donde el
acero inoxidable permanece durante la vida útil de un producto dado.
– El proceso de reciclado y recolección, donde los productos al final de su vida útil son
reciclados o desechados en rellenos sanitarios.

Figura 9: Ciclo de vida del acero inoxidable 2005 [23].
La figura [9] se relaciona con los movimientos de materias primas, los productos de uso
final, el inoxidable reciclado y de desecho en el 2005. Esta figura también muestra que el
flujo de acero inoxidable está relacionado por la generación y uso de la chatarra. De
acuerdo con el estudio de Yale, aproximadamente el 60% de los materiales para producir
acero inoxidable son chatarra (de acero inoxidable y acero al carbono) y la materias
primas constituyen menos de 45% del material usado para producir el acero inoxidable.
La investigación llevada a cabo por la Universidad de Yale (2009) también proporciona las
estimaciones clave del ciclo de vida de los productos de acero inoxidable en seis sectores
principales de aplicación” [22].
Tabla 5: Ciclo de vida del acero inoxidable en los sectores principales de aplicación [23].

“El acero inoxidable es 100% reciclable y tiene una de las tasas más altas de reciclado de
cualquier material. Se estima que al menos 70% de los aceros inoxidables son reciclados al
final de su vida útil. Dependiendo del tipo, ubicación y disponibilidad de la chatarra de
acero inoxidable, la producción por medio de la ruta HAE (Horno de arco eléctrico) puede
ser económicamente ventajosa. Además, el sistema de reciclado de para el acero
inoxidable es muy eficiente y no requiere subsidios.
Durante los últimos 8 años, el mundo ha producido más de 190 millones de toneladas
métricas de acero inoxidable. La producción mundial se incrementó en menos de 20
millones de toneladas a más de 25 millones en sólo 8 años. El crecimiento en el uso del
acero inoxidable ha sido el mayor de cualquier material del mundo (ISSF, 2009). Las
propiedades del acero inoxidable podrían explicar este fenómeno. La producción del
acero inoxidable es mucho más elevada en china y de menor cantidad en las Américas
como se evidenciará en la siguiente gráfica.
Figura 10: Producción de acero inoxidable crudo, 2001- 2010 en miles de toneladas
métricas [30].

VENTAJAS DEL ACERO INOXIDABLE.
La tabla [6] muestra las ventajas que presentan los aceros inoxidables
Tabla 6: Ventajas del acero Inoxidable [3].
DESVENTAJAS.
 Se puede rayar y abollar, y ambos daños son difíciles de quitar o reparar.
 Es ruidoso.
 Su tendencia a ser un buen conductor de calor le impide ser tenido en cuenta para
muchos procesos industriales.
 Su costo.
ACEROS INOXIDABLES MAS USADOS EN LA INDUSTRIA.
Hasta ahora hemos hablado de las clases de aceros inoxidables, pero no de los grados de
cada una de estas clases. Existen muchos grados y explicarlos todos no es el propósito de
este blog. Se van a mostrar algunas tablas con la composición química y algunas
propiedades de algunos de los grados más utilizados en la industria, identificando a que
clase pertenecen. En las tablas [7], [8] y [9] aparecen distintas denominaciones con su
respectiva composición; Debajo de la columna AISI aparece el tipo de acero y al frente sus
propiedades o composiciones.
PRINCIPALES APLICACIONES SEGÚN LA CLASE.
La tabla [10] evidencia los distintos aceros inoxidables y sus aplicaciones en la industria.

Tabla [10]: Aplicaciones según la clase [3]
Figura [11]: Algunas aplicaciones de los aceros inoxidables según la clase. a) Clase I
(martensíticos) [9]. b) Clase II (ferríticos) [9]. c) Clase III (Austenítico). Escaladora[10]. d)
Clase IV (Dúplex) [9]. e) Clase V (endurecido por precipitación). Dados de 6 picos de
arrastre de 3/8″ de acero 17-4PH [11].

CREENCIAS ERRÓNEAS ACERCA DEL ACERO INOXIDABLE.
En la tabla [11] se mostraran afirmaciones erróneas sobre el acero inoxidable
Tabla 11: Creencias erróneas acerca del acero inoxidable [4], [5],[6].

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