¿Hasta qué temperatura se puede usar un acero inoxidable ferrítico?

El documento indica que los aceros ferríticos no deben utilizarse por encima de 325 °C. Además son sensibles a la fragilización en caliente por formación de fases σ y α'.

¿Por qué los aceros austeníticos son paramagnéticos?

El texto indica que los austeníticos son paramagnéticos como una de sus propiedades principales, frente a los ferríticos y martensíticos que son magnéticos. No se explica la causa microscópica en el documento.

¿Qué función tiene el niobio en los aceros martensíticos?

Según el documento, añadir niobio afina el grano y reduce la nucleación de carburos, lo que ayuda a evitar la fragilización por precipitación de carburos en el revenido.

Tipos de aceros inoxidables: ferríticos, martensíticos, austeníticos y dúplex

Resumen

El documento describe las cuatro familias principales de aceros inoxidables (ferríticos, martensíticos, austeníticos y dúplex) y los superferríticos. Para cada una explica su composición química, propiedades principales, tratamientos térmicos y limitaciones. También detalla el efecto de los elementos de aleación como Ni, Mo, N, Ti, Nb, Mn y S.

Puntos clave

Los aceros ferríticos contienen entre 10,5% y 30% de Cr, con C inferior al 0,08%, y no deben usarse por encima de 325 °C.
Los aceros martensíticos tienen entre 10,5% y 18% de Cr y hasta 1,25% de C; se endurecen mediante temple y pueden fragilizarse por precipitación de carburos entre 480 °C y 550 °C.
Los aceros austeníticos (series 200 y 300) ofrecen la mejor combinación de propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, son paramagnéticos y tienen gran soldabilidad.
Los aceros dúplex presentan microestructura bifásica de austenita (FCC) en matriz ferrítica (BCC), con relación volumétrica ferrita/austenita de 0,3 a 0,7.
El molibdeno incrementa la resistencia a la corrosión por picadura y el níquel mejora la resistencia a la corrosión bajo tensión y a altas temperaturas.
Los aceros dúplex tienen aproximadamente el doble de resistencia mecánica que los austeníticos y un tratamiento de recocido y temple desde 600 °C.

Ponte a prueba

Introducción a los Tipos de Aceros Inoxidables

El estudio de las aleaciones de acero inoxidable abarca diferentes familias metalúrgicas con propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión muy variadas, dependiendo de su composición química y sus tratamientos térmicos.

Aceros Ferríticos

Composición: 10,5% a 30% de Cr, máximo 0,5% de Ni, Carbono inferior al 0,08%.
Elementos de aleación y efectos:
- Mo y Ti incrementan la resistencia a la corrosión.
- Al incrementa la tenacidad.
- Mejoran la maquinabilidad y resistencia mecánica mediante control de fases.
Propiedades principales: Propiedades magnéticas, buena conformabilidad en frío, menor coste en comparación con los austeníticos, menor soldabilidad y menor temperatura de transición dúctil-frágil.
Tratamientos Térmicos (TT): Recocido y temple desde 450 °C (alivio de tensiones, evita la fragilización a 450 °C).
Limitaciones: No utilizar por encima de 325 °C. Sensibles a la fragilización en caliente ($\sigma$ y $\alpha'$), cuya formación se acelera por deformación en frío y por la presencia de Ni, Mn, Si o un mayor porcentaje de Carbono.

Superferríticos

Gracias a los avances en los procesos de descarburación:

Composición: $C + N \le 0,05\%$, Mo del 2% al 4%, Ni hasta 4%, Cr del 22% al 30%.
Ventajas: Este porcentaje de aleación impide la formación de austenita a cualquier temperatura. La temperatura de transición dúctil-frágil se sitúa entre -10 °C y -50 °C.

Aceros Martensíticos

Composición: 10,5% a 18% de Cr (para asegurar que sea completamente austenita a alta temperatura y garantizar la estructura martensítica tras el tratamiento térmico), hasta 1,25% de C.
Propiedades principales: Alta susceptibilidad a incrementar la dureza y la resistencia mecánica mediante tratamiento térmico de temple, magnéticos, moderada resistencia a la corrosión, menor ductilidad y menor soldabilidad.
Tratamientos Térmicos (TT):
- Temple: Incrementa la templabilidad (en aceite o aire, puede endurecer grandes secciones).
- Revenido: Reduce el carbono de la martensita, incrementa la tenacidad y ductilidad, y elimina tensiones. Puede producir fragilización por precipitación de carburos entre 480 °C y 550 °C (solución: añadir Niobio para afinar el grano y reducir la nucleación de carburos).

Aceros Austeníticos

Composición: 0,03% a 0,08% de C (para evitar la formación de carburos), 16% a 26% de Cr.
Familias principales:
- Serie 200 (Cr-Mn-N): Hasta 7% de Ni, 5% a 20% de Mn (inhibe la formación de martensita).
- Serie 300 (Cr-Ni): Hasta 38% de Ni, Mn hasta 2%.
Efecto de los elementos de aleación (EA):
- Níquel (Ni): Incrementa la resistencia a la corrosión bajo tensión y a altas temperaturas.
- Molibdeno (Mo): Incrementa la resistencia a la corrosión por picadura.
- Nitrógeno (N): Estabiliza la austenita frente a la transformación martensítica inducida por deformación.
- Titanio y Niobio (Ti, Nb): Mejoran la respuesta a alta temperatura estabilizando la cantidad de Cr (muy importante en soldadura).
- Manganeso (Mn): Estabiliza la austenita y permite sustituir parte del Níquel.
- Azufre (S): Incrementa la maquinabilidad pero puede disminuir la resistencia a la corrosión por la formación de sulfuros.
Propiedades principales: Ofrecen la mejor combinación entre propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión en comparación con los ferríticos y martensíticos. Son paramagnéticos, presentan gran soldabilidad, mayor tenacidad y ductilidad que conservan incluso a temperaturas criogénicas. Presentan un coste elevado, se endurecen por deformación en frío y solución sólida, y son los más resistentes en atmósferas industriales y medios ácidos.

Aceros Dúplex

Definición: Aleaciones Fe-Cr-Ni-Mo con microestructura bifásica compuesta por fase austenítica (FCC) en una matriz ferrítica (BCC).
Composición y proporciones: Relación volumétrica entre ferrita y austenita de 0,3 a 0,7.
Propiedades principales:
- Alta resistencia a la corrosión localizada y bajo tensión.
- Altas propiedades mecánicas (el doble de resistencia mecánica que los austeníticos; si el tamaño de grano es muy fino, puede exhibir comportamiento superplástico).
- Magnéticos y con gran soldabilidad.
Limitaciones y tratamientos: Susceptibles a la fragilización por formación de fases $\sigma$, $\alpha'$ y carburos. Menor trabajabilidad en caliente.
Tratamiento Térmico: Recocido y temple desde 600 °C.
Comportamiento mecánico: La transición dúctil-frágil es aproximada a la de los ferríticos (fractura frágil en la ferrita y dúctil en la austenita). La existencia de dos fases reduce significativamente la tendencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.