Selección de aceros inoxidables
Los denominados aceros inoxidables son aleaciones de acero con un contenido de cromo superior al 10,5% en peso, hasta un máximo de 30%.
Típicamente los aceros inoxidables tienen porcentajes bajos de carbono y otros elementos en mayor medida para mejorar las propiedades del material.
El cromo proporciona resistencia a la corrosión ya que al contacto con el oxígeno, forma una capa de óxido de cromo, que funciona como capa pasiva.
Dentro de los aceros al cromo, tenemos los siguientes tipos:
Austeníticos
1. Composición química: Estructura FCC, están formados por un porcentaje de 16%-26%de Cr y 6%-22% de Ni.
Algunos tipos contienen molibdeno, que mejora si cabe la resistencia a la corrosión. Generalmente tienen niveles bajos de carbono.
Los aceros inoxidables austeníticos tienen un alto coeficiente de expansión térmica, del entorno del 50% más elevado que los aceros al carbono, por lo que es sumamente importante utilizar procesos térmicos que disminuyan el aporte de calor, o que lo distribuyan de la forma adecuada, para reducir la distorsión del metal.
2. Estructura y propiedades: Estos aceros no endurecen por tratamiento térmico, tienen mayor resistencia a la corrosión que los aceros martensíticos y ferríticos, tienen excelente resistencia mecánica y resistencia a la oxidación a elevadas temperaturas.
Este tipo de aceros son susceptibles a la corrosión intergranular bajo procesos de calentamiento prolongado a temperaturas de 400ºC-900ºC.
En estos procesos críticos de calentamiento el cromo se precipita en los límites de grano en forma de carburos de cromo, disminuyendo considerablemente la resistencia a la corrosión.
3. Soldabilidad: Para evitar el problema de precipitación de carburos de cromo anteriormente mencionado, puede ser recomendable recocer el material soldado a una temperatura entre 1000ºC y 1100ºC y enfriarlo rápidamente en agua.
Para evitar el recocido o los problemas de corrosión intergranular, se han diseñado aleaciones con elementos que actúan contra la sensibilización, que es como se conoce a la formación de carburos bajo condiciones de alta temperatura.
Algunos ejemplos de estas aleaciones son el 321 o 347, estabilizados con Niobio o Titanio.
Se debe controlar la temperatura de soldadura, evitando periodos prolongados, el precalentamiento de la zona de soldadura no está recomendado.
Se recomienda realizar secuencias de soldadura alternadas para minimizar y repartir las tensiones, limitar la temperatura entre pasadas a un máximo de 150ºC-200ºC.
4. Aplicaciones: Debido a su resistencia a la corrosión se utilizan frecuentemente en la industria alimentaria, la industria médica, debido a su facilidad de limpieza y esterilización, en la industria de la construcción, industria automovilística, industria química, petroquímica, industria de la energía.
Se trata aceros resistentes a la corrosión con una gran versatilidad.
Para acceder a los distintos tipos de aceros inoxidables austeníticos utilice el siguiente enlace
Fuentes:
Camargo-Suarez E, Bohórquez-Espinosa L, Sánchez-Alarcón MK. Influencia de la soldabilidad de un acero inoxidable austenitico. Rev. Cient. [Internet]. 1 de septiembre de 2018 [citado 20 de julio de 2023];33(3):275-86. Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/revcie/article/view/13762
Cifuentes, Luis Pedro. Soldabilidad de los Aceros Inoxidables. https://www.mainco.com.gt/user_files/uploads/images/Soldadura_GMAW_en_Aceros_Inoxidables_MAINCO.pdf
Soldabilidad del acero inoxidable austenítico (AISI 321H). Pedro Pablo. Torres Medina. Facultad de Ingeniería Universidad Francisco de Paula Santander.
Ferríticos
1. Composición química: Estructura BCC, generalmente tienen un porcentaje entre 10,5%-27% de Cr con muy poco o nada de Ni. Suelen tener un porcentaje bajo de C, habitualmente menos de 0,12%.
2. Estructura y propiedades: La estructura ferrítica de este tipo de aceros al cromo les proporciona una buena resistencia a la corrosión y a la oxidación. Otra propiedad interesante es que son magnéticos.
Este tipo de aceros no son tan dúctiles o resistentes a la tensión como los austeníticos.
3. Soldabilidad: Son más difíciles de soldar, ya que el calor de la soldadura puede modificar la estructura cristalina, modificando características como la resistencia a la corrosión y la ductilidad en la zona de afectación térmica de la soldadura (ZAT).
Las precauciones recomendadas son:
- Soldar con bajo aporte térmico (TIG pulsado, TIG, MIG-MAG)
- Realizar una limpieza profunda de las piezas a unir
- Evitar en la medida de lo posible la soldadura en espesores grandes
4. Aplicaciones: Debido a la resistencia a la corrosión y la oxidación, se suelen utilizar en utensilios de cocina, tubos de escape de automóviles, lavadoras, etc.
Fuentes: Outokumpu. https://www.outokumpu.com/?gad=1&gclid=Cj0KCQjwn_OlBhDhARIsAG2y6zMaClqHP14fGNAjXFCEWrPDPNrZ5mSqGPOWB_ELrEI8pImr2UMInwQaAqkPEALw_wcB
Para acceder a los tipos de aceros inoxidables ferríticos utilice el siguiente enlace.
Martensíticos
Estructura y propiedades: Estructura BTC, la estructura martensítica se forma cuando los aceros se enfrían rápidamente desde la fase austenítica. Esta estructura cristalina es muy dura y resistente.
Este tipo de aceros inoxidables son magnéticos, al igual que los ferríticos.
A diferencia de los ferríticos y los austeníticos, los aceros martensíticos pueden endurecerse y templarse, lo que les aporta una gran resistencia y dureza.
Puede decirse que se trata de la que sea su característica más interesante.
Sin embargo, este tipo de aceros tienen menor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos.
Composición química: Contienen entre un 11,5% y 18% de cromo, hasta 1,2% de carbono y otros aleantes en menor medida, como níquel, molibdeno y vanadio.
Soldabilidad: Son más difíciles de soldar que otros tipos de aceros inoxidables, debido al elevado porcentaje de carbono, que puede formar carburos en las zonas afectadas por el calor de la soldadura.
Otro problema que se puede presentar en las soldaduras de este acero son las fisuras en caliente (en ocasiones de efecto retardado).
En las técnicas de soldadura que requieran el uso de atmósfera gaseosa de protección, el uso de hidrógeno y nitrógeno no está permitido.
Se recomienda tomar las siguientes medidas:
- Precalentamiento a una temperatura ligeramente superior a 200ºC.
- Revenido posterior a la soldadura, a temperaturas de 300ºC-750ºC durante un tiempo de entre 1 a 6 horas, dependiendo del tipo de acero y su aplicación concreta.
- En algunas aplicaciones en las que se prefiera ganar ductilidad y reducir la dureza, puede realizarse un recocido a temperaturas de 850ºC-900ºC durante dos horas, para enfriar lentamente.
Fuentes: Outokumpu. https://www.outokumpu.com/?gad=1&gclid=Cj0KCQjwn_OlBhDhARIsAG2y6zMaClqHP14fGNAjXFCEWrPDPNrZ5mSqGPOWB_ELrEI8pImr2UMInwQaAqkPEALw_wcB
Aperam Stainless Europe. https://www.aperam.com/sites/default/files/documents/FT_MART_es_web.pdf
Para acceder a los tipos de aceros inoxidables martensíticos utilice el siguiente enlace
Dúplex-Súper Dúplex
Los aceros inoxidables dúplex son una familia de aceros inoxidables que aúnan las propiedades de los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos.
Su microestructura está formada por aproximadamente la misma cantidad de ferrita y austenita.
Composición química: Contienen elevados niveles de cromo; entre 18% y 28% y 4,5-8% de níquel, cantidades inferiores al 5% de molibdeno, nitrógeno inferior al 0,3% y un contenido de carbono muy bajo, generalmente inferior al 0,03%.
Estructura y propiedades: Tienen alta resistencia, buena resistencia a la corrosión por picaduras y grietas por corrosión bajo tensión.
La resistencia a la corrosión es superior a la de los inoxidables feríticos y similar a los austeníticos.
Soldabilidad: El proceso de soldadura es ligeramente más complicado que con otros tipos de aceros inoxidables. Es muy importante que durante la soldadura no se forme excesiva ferrita o austenita, ya que esto puede debilitar la soldadura.
Generalmente, se recomienda utilizar un metal de aporte especialmente diseñado para soldadura de tipo dúplex, principalmente sobre-aleados con un 3-4% de Ni, ya que el níquel ayuda a estabilizar la fase austenítica del acero y evita la formación excesiva de ferrita.
Aplicaciones:
- Fabricación de tuberías y recipientes a presión para la industria petroquímica, debido a la necesidad de transporte de productos químicos agresivos.
- Industria marina; Off-shore, en la construcción de estructuras submarinas y plataformas petrolíferas, debido a su resistencia a la corrosión por agua de mar.
- Industria de la energía: en la fabricación de intercambiadores de calor.
Seleccione el tipo de acero dúplex en el siguiente enlace
Fuentes: Tesis: Estudio del comportamiento del acero inoxidable dúplex y súper dúplex después de una deformación severa. Cabrera, J .M. (José María)http://hdl.handle.net/10803/672573
Soldaduras Zelecta. https://www.soldaduraszelecta.com/soldaduras/aceros-inoxidables
Stainless Steels Welding Guide. (Lincoln Electric. https://www.lincolnelectric.com/assets/global/Products/Consumable_StainlessNickelandHighAlloy-BlueMax-BlueMaxMIG316LSi/c64000.pdf