Aceros inoxidables AI2-GR2

Metales comunes
Acero inoxidable y sus aleaciones
Arturo Andrés Valdemoros
Enrique González de Viñaspre Moscardó
Pablo Garijo Forcada

26/11/2015
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Índice
 Definición 3
 Historia 3
 Producción y consumo 4
 Aleaciones 6
 Aplicaciones 9
 Reciclado 12

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Definición
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. Otros metales que puede
contener por ejemplo son el molibdeno y el níquel.
 El acero inoxidable es un acero de elevada resistencia a la corrosión.
 Tiene una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro. Sin
embargo, esta capa puede ser afectada por algunos ácidos, dando
lugar a que el hierro sea atacado y oxidado por mecanismos
intergranulares o picaduras generalizadas.
 Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros
elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.
Propiedades generales de los aceros inoxidables
Tipo
Resistencia
a la
corrosión
Dureza Magnéticos Temple Soldabilidad
Martensíticos Baja Alta Sí Sí Pobre
Ferríticos Buena Media-baja Sí No Limitada
Austeníticos Excelente Alta* No** No Excelente
*: Adquieren mayor dureza al ser trabajados en frío.
**: Adquieren cierto magnetismo al ser trabajados en frío.
Historia
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.
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Producción del acero
Inicia con la fusión de hierro, chatarra y ferro-aleaciones de acuerdo al
grado de acero inoxidable a preparar; continúa con la refinación del acero
para eliminar impurezas y reducir el contenido de carbono;
posteriormente el acero líquido se cuela en continuo, se corta en
planchones y se forman los rollos rolados en caliente. El proceso termina
con el molino de laminación en frío, recocido y limpieza.
Como podemos observar en el mapa anterior tenemos dos fábricas de
producción de acero por horno eléctrico en España, una en Amurrio y otra
en Algeciras.
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Aquí podemos ver la demanda de acero por regiones en el mundo:
Aleaciones
Aceros inoxidables martensíticos:
 Son la primera rama de los aceros inoxidables, llamados
simplemente al Cromo y fueron los primeros desarrollados
industrialmente (aplicados en cuchillería). Tienen un contenido de
Carbono relativamente alto de 0.2 a 1.2% y de Cromo de 12 a 18%.
 Los tipos más comunes son el AISI 410, 420 y 431
 Las propiedades básicas son: Elevada dureza (se puede incrementar
por tratamiento térmico) y gran facilidad de maquinado, resistencia
a la corrosión moderada.
 Principales aplicaciones: Ejes, flechas, instrumental quirúrgico y
cuchillería.
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Aceros inoxidables ferríticos:
 También se consideran simplemente al Cromo, su contenido varia
de 12 a 18%, pero el contenido de Carbono es bajo <0.2%.
 Los tipos más comunes son el AISI 430, 409 y 434
 Las propiedades básicas son: Buena resistencia a la corrosión. La
dureza no es muy alta y no pueden incrementarla por tratamiento
térmico.
 Principales aplicaciones: Equipo y utensilios domésticos y en
aplicaciones arquitectónicas y decorativas.
Los Aceros Inoxidables Austeníticos.
 Son los más utilizados por su amplia variedad de propiedades, se
obtienen agregando Níquel a la aleación, por lo que la estructura
cristalina del material se transforma en austenita y de aquí
adquieren el nombre. El contenido de Cromo varía de 16 a 28%, el
de Níquel de 3.5 a 22% y el de Molibdeno 1.5 a 6%.
 Los tipos más comunes son el AISI 304, 304L, 316, 316L, 310 y 317.
 Las propiedades básicas son: Excelente resistencia a la corrosión,
excelente factor de higiene - limpieza, fáciles de transformar,
excelente soldabilidad, no se endurecen por tratamiento térmico, se
pueden utilizar tanto a temperaturas criogénicas como a elevadas
temperaturas.
 Principales aplicaciones: Utensilios y equipo para uso doméstico,
hospitalario y en la industria alimentaria, tanques, tuberías, etc.
En la siguiente página encontramos una tabla con todas las aleaciones
normalizadas de acero inoxidable:
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Steel no. k.h.s DIN Steel name SAE grade UNS
1.4109 X65CrMo14 440A S44002
1.4112 X90CrMoV18 440B S44003
1.4125 X105CrMo17 440C S44004
440F S44020
1.4016 X6Cr17 430 S43000
1.4408 G-X 6 CrNiMo 18-10 316 S31600
1.4512 X6CrTi12 409 S40900
410 S41000
1.4310 X10CrNi18-8 301 S30100
1.4318 X2CrNiN18-7 301LN
1.4307 X2CrNi18-9 304L S30403
1.4306 X2CrNi19-11 304L S30403
1.4311 X2CrNiN18-10 304LN S30453
1.4301 X5CrNi18-10 304 S30400
1.4948 X6CrNi18-11 304H S30409
1.4303 X5CrNi18-12 305 S30500
X5CrNi30-9 312
1.4841 X22CrNi2520 310 S31000
1.4845 X 5 CrNi 2520 310S S31008[31]
1.4541 X6CrNiTi18-10 321 S32100
1.4878 X12CrNiTi18-9 321H S32109
1.4404 X2CrNiMo17-12-2 316L S31603
1.4401 X5CrNiMo17-12-2 316 S31600
1.4406 X2CrNiMoN17-12-2 316LN S31653
1.4432 X2CrNiMo17-12-3 316L S31603
1.4435 X2CrNiMo18-14-3 316L S31603
1.4436 X3CrNiMo17-13-3 316 S31600
1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2 316Ti S31635
1.4429 X2CrNiMoN17-13-3 316LN S31653
1.4438 X2CrNiMo18-15-4 317L S31703
1.4362 X2CrNi23-4 2304 S32304
1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 2205 S31803/S32205
1.4501 X2CrNiMoCuWN25-7-4 J405 S32760
1.4539 X1NiCrMoCu25-20-5 904L N08904
1.4529 X1NiCrMoCuN25-20-7 N08926
1.4547 X1CrNiMoCuN20-18-7 254SMO S31254
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Aplicaciones
MARTENSÍTICOS
403.- Es primariamente empleado en partes críticas de maquinaria
sometida a altos esfuerzos y donde se requiere, además buena resistencia
al calor, corrosión, desgaste, abrasivo o erosión.
410.- Es de propósito general y el tipo más usado de la familia
martensítica debido a sus atractivas características y su bajo costo. Se
emplea en tuercas, tornillos, cubiertos, herramientas de cocina, partes de
horno a bajas temperaturas, equipo para refinación de petróleo, vajillas,
partes para turbinas a gas o vapor, etc. Tiene un coeficiente de expansión
poco menor que el del acero al carbono, mientras que la conductividad
térmica es casi la mitad correspondiente al valor para el acero al carbono.
Puede desarrollar una excelente combinación de resistencia mecánica y
dureza mediante adecuado tratamiento térmico. En la condición de
recocido, es dúctil y es una buena opción para formado y otras
operaciones de transformación donde el uso final está destinado a
ambientes moderadamente corrosivos.
416.- Otra versión del tipo 410, donde el azufre o el selenio son
adicionados para producir las mejores características de maquinabilidad
de la clase martensítica, tiene menor desempeño en ductilidad y
formabilidad que el 410. Se utiliza en conectores, cerraduras, cabezas de
palos de golf, partes de bombas, flechas, partes para válvulas, etc.
420.- Es una modificación del 410, con alto contenido de carbono, que le
permite alcanzar mayor dureza y mayor resistencia al desgaste aunque
menor resistencia a la corrosión. Se utiliza para instrumentos dentales y
quirúrgicos, hojas de cuchillos, moldes, herramientas, etc.
422.- Diseñado para el servicio a temperaturas de hasta 650º C,
combinando resistencia mecánica. Presenta maquinabilidad de mediana a
baja.
431.- Diseñado para obtener altas propiedades mecánicas mediante
tratamiento térmico junto con buena resistencia al impacto. Empleado
para fabricar conectores, cerraduras, partes para transportadores, equipo
marino, flechas de propelas, flechas de bombas, resoles, etc.
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440.- Utilizados en donde se requiere una alta y extremada dureza,
resistencia a la abrasión y buena resistencia a la corrosión. De baja
maquinabilidad. Sus principales aplicaciones son: cuchillería, partes
resistentes al secado, equipo quirúrgico, inyectores, etc.
FERRÍTICOS
405.- Conocido como un grado soldable del tipo 410 se utiliza en partes
resistentes al calor, equipo para refinación de calor, racks para templado
de acero.
409.- Es un acero estructural de uso general, es utilizado en aplicaciones
que no requieren alta calidad de apariencia. Se usa para fabricar
silenciadores y convertidores catalíticos para automóviles, cajas de tráiler,
tanques de fertilizantes, contenedores.
430.- Es el más popular de los aceros inoxidables simplemente al cromo.
Es un acero de propósito general, es dúctil y tiene buenas características
de formalidad, tiene buena resistencia a la corrosión. Es ideal para
muebles y decoración interior. Se utiliza para adornos y molduras
automotrices, materiales de construcción, equipo químico de proceso,
cremalleras, partes para quemadores, adornos interiores arquitectónicos y
paneles, adornos y equipos de cocina, equipo para proceso de ácido
nítrico, aparatos científicos, etc.
434.- Es una variación del tipo 430 que contiene molibdeno y niobio que
incrementan la resistencia a la corrosión, es particularmente ventajosa
para usos automotrices exteriores.
446.- Contiene el máximo contenido de cromo de toda la familia ferrítica,
por lo que tiene la mayor resistencia a la corrosión de su clase, se
recomienda para uso en atmósferas de comportamiento azufroso a altas
temperaturas (1000º C). No debe ser utilizado en aplicaciones en donde se
requiera alta resistencia mecánica. Se utiliza para la fabricación de bases
para tubos de rayos X, partes de quemadores, tubos para pirómetros,
válvulas y conectores, etc.
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AUSTENÍTICOS
301.- Menor resistencia a la corrosión que otros aceros de la serie 300.
Puede ser fácilmente formado y ofrece buenas propiedades de
soldabilidad. Utilizado en partes de aviones, adornos arquitectónicos,
cajas de ferrocarril y de tráiler, cubiertas de rines, equipos para
procesamiento de alimentos.
303.- Especial para propósitos de maquinado, buena resistencia a la
oxidación en ambientes de hasta 900º C. Se emplea para cortes pesados.
Se usa para la fabricación de partes para bombas, bushings, partes
maquinadas y flechas.
304.- Todo propósito, tiene propiedades adecuadas para gran cantidad de
aplicaciones. Se recomienda para construcciones ligeras soldadas que
requieran buena resistencia a la corrosión. Tiene buen desempeño en
temperaturas elevadas (800 a 900º C) y buenas propiedades mecánicas. Es
recomendable cuando se requiera soldar altos espesores de material.
Algunas aplicaciones son equipo químico de proceso, accesorios para
aviones, remaches, equipo para hospitales, etc.
309.- Poseen alta resistencia mecánica, tenacidad y excelente resistencia a
la oxidación en temperaturas de hasta 1000º C. Calentadores de aire,
equipo químico de proceso, partes de quemadores de turbinas de gas e
intercambiadores de calor son algunas de las aplicaciones más comunes
fabricadas con este tipo de acero.
310.- Es frecuentemente usado en servicios de alta temperatura. Se utiliza
para fabricar calentadores de aire, equipo para tratamiento térmico de
aceros, equipo químico de procesos, etc.
316.- Resistente a la corrosión frente a diversos químicos agresivos, ácidos
y atmósfera salina. Se utiliza para adornos arquitectónicos, equipo para el
procesamiento de alimentos, farmacéutico, fotográfico, textil, etc.
321.- Es similar al 304, pero contiene una adición de titanio equivalente a
cinco veces el contenido de carbono. Las principales aplicaciones de este
acero son recipientes a presión y almacenamiento, partes de motores de
jet, equipo químico de proceso, etc.
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Reciclaje
El acero inoxidable está entre los materiales más duraderos de ingeniería,
un hecho que contribuye a su perfil sostenible.
El acero inoxidable contiene valiosos elementos de aleación como el
cromo, níquel y/o el molibdeno. Al final de su vida útil, un producto de
acero inoxidable se recoge por separado o se aparta del flujo de desechos
y vuelve a la fusión de un nuevo acero inoxidable. El valor intrínseco de
sus elementos constitutivos es la razón por la que el reciclaje del acero
inoxidable se ha practicado de forma habitual desde su invención hace un
siglo. El reciclado de acero inoxidable es un proceso autónomo, que ayuda
a conservar valiosas materias primas para generaciones futuras.
Hoy en día, en promedio
en todo el mundo, un
kilo de acero inoxidable
contiene 600.gramos de
material reciclado.
Técnicamente, ese dato
incluso podría ser mayor,
por el material es 100%
reciclable.
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