Aceros inoxidables austeníticos: guía detallada

Como metalúrgico o ingeniero mecánico, es fundamental comprender las ventajas y limitaciones de los aceros inoxidables austeníticos antes de elegirlos para sus aplicaciones. Elegir estos aceros sin los conocimientos adecuados puede resultar en un mayor coste de materiales que no se ajusten a las necesidades de sus aplicaciones. En este artículo, le explicaremos cómo resolver estos problemas, explicando qué son los aceros inoxidables austeníticos, sus usos y sus propiedades únicas.

¿Qué es el acero inoxidable austenítico?

El acero inoxidable austenítico se encuentra entre los tipos más populares de acero inoxidable, junto con las clasificaciones ferríticas, martensíticas y dúplex. Estos aceros están compuestos de diversos materiales, como hierro, cromo, níquel, manganeso y carbono. Encontrará acero inoxidable austenítico en diferentes grados; los más populares son el 304 y el 316. Sus propiedades únicas les confieren una excelente estructura: red cristalina cúbica centrada en las caras (FCC). Los aceros inoxidables austeníticos están compuestos principalmente de hierro y cromo, pero su estructura también los hace no magnéticos.

Historia del acero inoxidable austenítico

En 1913, el metalúrgico inglés Harry Brearley se atribuyó el descubrimiento del acero inoxidable. En aquel entonces, mientras trabajaba para los Laboratorios Firth Brown en Sheffield, Inglaterra, buscaba maneras de aumentar la resistencia del acero a la erosión. Al realizar diversos experimentos con diversas composiciones, se dio cuenta de que los aceros con aproximadamente 12,81 TP3T de cromo presentan una alta resistencia a la oxidación y a las manchas. Así fue como el acero inoxidable se popularizó con el tiempo.

Composición del acero inoxidable austenítico

El componente principal del acero inoxidable austenítico es el hierro (Fe), que suele enriquecerse con altas proporciones de elementos clave. El contenido de cromo de estos aceros, principal agente de aleación, se encuentra entre 16% y 26%. El níquel también es un importante agente de aleación, con un rango de entre 6% y 22%. Se suele añadir entre 2% y 10% de manganeso. También presenta un bajo contenido de carbono, generalmente inferior a 0,08%. Se puede añadir molibdeno, nitrógeno, silicio, fósforo y azufre en cantidades menores, según el objetivo deseado.

¿Cómo se fabrica el acero inoxidable austenítico?

Existen muchos procesos involucrados en la fabricación de acero inoxidable austenítico. El proceso de fabricación preferido depende del tipo de acero inoxidable austenítico que se desee producir y del equipo que se utilice como fabricante.

• Fusión y refinaciónEste proceso consiste en fundir hierro con cromo, níquel y otros elementos en un horno. El proceso de refinación ayuda a eliminar impurezas y a ajustar la composición para obtener la resistencia a la corrosión, la solidez y las propiedades químicas uniformes requeridas.
• Audiciones continuasEste proceso consiste en verter el acero inoxidable austenítico fundido en un molde frío y solidificarlo en placas o palanquillas. Este proceso ayuda a mejorar la uniformidad de los materiales, reduce los residuos, ahorra energía y prepara los aceros para posteriores operaciones de conformado.
• Laminación en calienteAquí, se utiliza una temperatura alta, generalmente superior a su punto de recristalización, para dar forma al acero fundido. Este proceso reduce el espesor, refina la estructura del grano y mejora las propiedades mecánicas. Además, permite conformar fácilmente el acero en placas, láminas o bobinas.
• Laminación en frío:Este proceso generalmente se realiza a temperatura ambiente después del laminado en caliente. Laminación en frío Reduce el espesor, mejora el acabado de la superficie, aumenta la resistencia a través del endurecimiento por trabajo y proporciona la precisión dimensional requerida para productos de acero inoxidable austenítico de alta calidad.

¿Características del acero inoxidable austenítico?

El acero inoxidable austenítico presenta características distintivas como:

• Altamente resistente a la corrosión en ambientes ácidos, alcalinos y cargados de cloruro.
• Propiedades no magnéticas Cuando se recoce.
• Son altamente moldeables con diversos procesos de trabajo de metales.
• Buen comportamiento criogénico, lo que le hace conservar su tenacidad y ductilidad a muy bajas temperaturas.
• Algunos grados tienen buena resistencia a altas temperaturas, lo que les permite mantener buenas propiedades mecánicas, como resistencia y resistencia a la fluencia a altas temperaturas.
• La higiene y el rechazo de contaminantes se debe a su superficie lisa, no porosa y no reactiva, lo que los hace fáciles de limpiar y mantener.
• Los aceros inoxidables austeníticos con bajo contenido de carbono, como los grados 304L y 316L, tienen buena soldabilidad, lo que hace que muestren una baja sensibilización (formación de carburo en los límites de grano).
• Los aceros inoxidables austeníticos son altamente reciclables sin pérdida de propiedades.

Propiedades del acero inoxidable austenítico

Todos los tipos de aceros inoxidables austeníticos se clasifican en las series 200 y 300. La serie 300 es el grado con mayor contenido de níquel (más el 904L como un valor atípico). Generalmente, presentan las siguientes propiedades:

• No magnético.
• Excelente resistencia a la corrosión.
• Fácilmente soldable.
• Alta resistencia a temperatura elevada.
• Maquinabilidad mejorada.

¿Propiedades físicas del acero inoxidable austenítico?

En general, todos los grados de acero inoxidable austenítico presentan una gama útil de propiedades. Algunas de estas propiedades incluyen:

• Generalmente son soldables mediante todos los procesos normales, aunque algunas aleaciones sufren una menor sensibilización al carburo.
• Cuando se encuentran en su estado recocido, exhiben excelentes formabilidad, capacidad de fabricación y ductilidad.
• Viene con excelentes características de higiene y resistencia a la contaminación/manchas.
• Mantienen sus propiedades a altas temperaturas y en ocasiones tienen un rendimiento de temperatura criogénica excepcional.
• No magnético en su estado recocido.
• Endurecible únicamente mediante trabajo en frío, con cierta respuesta magnética en el estado endurecido por trabajo.

¿Propiedades químicas del acero inoxidable austenítico?

La siguiente lista muestra algunas propiedades químicas atractivas del acero inoxidable austenítico:

• Microestructura cúbica centrada en las caras.
• Inercia, o falta de interacción química, con una amplia gama de entornos.
• Resistencia a la corrosión universalmente alta en entornos con pH neutro, ligeramente ácidos/alcalinos y húmedos.
• Algunos grados presentan una resistencia extrema a la corrosión para entornos altamente ácidos/alcalinos y con alto contenido de cloruro.
• La tendencia de algunas aleaciones a la formación de carburos en los límites cristalinos debilita la resiliencia a la corrosión. Esto se contrarresta añadiendo metales estabilizadores que resisten este proceso químico.

¿Qué tipos de grados de acero inoxidable austenítico existen?

La siguiente lista muestra los distintos tipos de grados de acero inoxidable austenítico con diversas propiedades.

Acero inoxidable 304

También se les llama acero inoxidable “18-8” debido a que sus principales componentes de aleación son el cromo 18% y el níquel 8%. No solo aceros inoxidables 304 Contienen cromo y níquel, pero también contienen hasta un máximo de 2% de manganeso y pequeñas cantidades de carbono, silicio, fósforo y azufre. El acero inoxidable 304 se puede utilizar en productos industriales como tanques de almacenamiento, encimeras, fregaderos, utensilios de cocina, tanques, tuberías, instrumental quirúrgico y materiales para implantes.

Acero inoxidable 316

Están compuestos de cromo 16-18%, níquel 10-14% y molibdeno 2-3%. Estas propiedades hacen que este acero inoxidable sea ideal para entornos con alto contenido de cloruro, como equipos marinos y de piscinas. A bajas temperaturas, el acero inoxidable... 316 Conserva su ductilidad y tenacidad. Se puede utilizar en aplicaciones como hardware marino, herrajes para embarcaciones, estructuras offshore, reactores, etc.

Acero inoxidable 303

Estos aceros inoxidables son de fácil mecanizado. Su contenido de azufre es de entre 0,15 y 0,351 TP3T. El acero inoxidable 303 no solo está compuesto de Surfur, sino que su aleación incluye entre 17 y 191 TP3T de cromo, entre 8 y 101 TP3T de níquel, 11 TP3T de silicio y pequeñas cantidades de carbono, manganeso y fósforo. El acero inoxidable 303 se puede utilizar en aplicaciones como el mecanizado de tornillos, ejes y pasadores, componentes de válvulas y bombas, bujes y cojinetes, y otras aplicaciones donde la maquinabilidad es fundamental.

Acero inoxidable 321

Estos grados de acero inoxidable contienen entre 0,4 y 0,71 TP3T de titanio. La inclusión de titanio adicional mejora la soldabilidad, la resistencia a la sensibilización y la corrosión intergranular a altas temperaturas. Se pueden soldar con métodos de soldadura comunes como la soldadura TIG o MIG. El acero inoxidable 321 se puede utilizar en componentes de sistemas de escape de aeronaves, piezas de motores a reacción, postcombustión, intercambiadores de calor, sistemas de escape, tuberías, accesorios y otras aplicaciones donde la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la corrosión son fundamentales.

Acero inoxidable 310

Estos grados de acero inoxidable austenítico están fabricados especialmente para aplicaciones de alta temperatura. Consisten en una alta proporción de 24-26%. cromo y níquel 19–22%. Se pueden soldar fácilmente en comparación con otros tipos de aceros inoxidables austeníticos gracias a su alta sensibilidad inmunitaria. Estos aceros se pueden utilizar en aplicaciones que implican exposición a entornos de alta temperatura, intermitente o continua, con un alto riesgo de oxidación. Algunos ejemplos incluyen componentes de hornos, bandejas, cestas, tubos radiantes en hornos de tratamiento térmico, tubos, tuberías y recipientes en procesos en caliente en plantas químicas.

Acero inoxidable 904L

Estos grados de acero inoxidable son ideales para entornos agresivos como el ácido sulfúrico, los cloruros y otros entornos corrosivos. Incluyen cromo 19-23%, níquel 23-28% y molibdeno 4-5%. El acero inoxidable 904L se puede utilizar en equipos, tuberías y tanques de almacenamiento expuestos a sustancias químicas y ácidos corrosivos, plataformas marinas, intercambiadores de calor y tuberías en contacto con agua de mar y entornos corrosivos, entre otros.

Acero inoxidable 347

Son aceros inoxidables estabilizados con hasta 0,61 TP3T de niobio y tántalo. Están compuestos de entre 17 y 191 TP3T de cromo, entre 9 y 131 TP3T de níquel, 21 TP3T de manganeso y pequeñas cantidades de carbono, fósforo, silicio y azufre. Incluso a altas temperaturas, estos aceros inoxidables conservan buenas propiedades mecánicas y resistencia. Se pueden soldar con métodos de soldadura comunes. El acero inoxidable 347 se puede utilizar en intercambiadores de calor, componentes de hornos, tuberías para la industria petroquímica y de refinación de petróleo, y colectores de escape.

¿Por qué utilizar acero inoxidable austenítico?

El uso de aceros inoxidables austeníticos para una aplicación específica se debe a su ideal equilibrio entre resistencia, resiliencia a la corrosión, procesabilidad, estética y coste. Se pueden utilizar otros tipos de aceros inoxidables cuando los requisitos de coste o estética son menos importantes o cuando la resistencia o el peso del componente son más críticos. Por otro lado, si busca aceros inoxidables para aplicaciones de temperatura moderadamente alta, criogénicas o con riesgo de corrosión, los aceros inoxidables austeníticos son la opción ideal.

¿Aplicaciones del acero inoxidable austenítico?

• Equipo medicoEn el sector de equipos médicos, se pueden utilizar aceros inoxidables austeníticos gracias a su capacidad para soportar ciclos de esterilización constantes, desinfectantes agresivos y fluidos corporales sin degradar su superficie. Son compatibles con el tejido humano, lo que minimiza el riesgo de contaminación o rechazo de implantes. Además, ofrecen estabilidad dimensional a largo plazo. Se pueden utilizar para implantes de cadera y rodilla, placas, tornillos, endoscopios, catéteres, jeringas, mesas quirúrgicas, sillas, bandejas, gabinetes y carros médicos.
• Generación de energíaLas propiedades de los aceros inoxidables austeníticos los convierten en una opción ideal para la generación de energía y aplicaciones relacionadas. Por ejemplo, se pueden utilizar aceros inoxidables 304 y 316 para turbinas de vapor y equipos auxiliares. Por otro lado, las aleaciones 304, 316 y 321 son ideales para tubos de calderas, intercambiadores de calor y otras áreas donde los componentes están expuestos a vapor a presión, ciclos térmicos y entornos oxidantes. También se pueden utilizar en condensadores de centrales eléctricas, turbinas de gas, sistemas de escape, sistemas de desulfuración de gases de combustión (FGD) y plantas de tratamiento de agua.
• Estructuras arquitectónicasLas propiedades beneficiosas de los aceros inoxidables austeníticos permiten su uso en diversas estructuras arquitectónicas. Son ideales para aplicaciones que requieren una exposición prolongada a la intemperie, un mantenimiento mínimo y donde la apariencia de la superficie es crucial. Pueden emplearse en aplicaciones interiores y exteriores, como revestimientos exteriores, pasamanos y balaustradas, mallas arquitectónicas de chapa perforada y metal expandido, y esculturas e instalaciones artísticas.
• Equipos de procesamiento químicoEn la industria de procesamiento químico, los aceros inoxidables austeníticos son ideales para manejar medios ácidos, temperaturas elevadas y condiciones de flujo continuo. Se pueden utilizar grados con contenido de molibdeno, como el 316 y el 904L, para tanques de almacenamiento, recipientes a presión, tuberías, intercambiadores de calor y otras áreas donde la corrosión localizada podría provocar fugas, contaminación o paradas imprevistas, lo que reduce la frecuencia de mantenimiento y prolonga la vida útil.
• Menaje de cocina y electrodomésticosLas aleaciones de acero inoxidable austenítico son una excelente opción para utensilios y electrodomésticos de cocina, así como para otras aplicaciones culinarias. Puede utilizar aceros inoxidables 304 y 316 para cubiertos, fregaderos, refrigeradores, lavavajillas, hornos, ollas, tazones y tazas medidoras gracias a su durabilidad, que les permite soportar lavados frecuentes, ácidos alimentarios, choques térmicos y desgaste mecánico sin alterar el sabor ni la integridad de la superficie.
• Componentes aeroespaciales y automotricesLos aceros inoxidables austeníticos garantizan un rendimiento óptimo en componentes de alta tensión, alta temperatura y de vida útil crítica en aeronaves y naves espaciales. Por ejemplo, se pueden utilizar los grados 304 y 321 en sistemas de escape de aeronaves. También se pueden utilizar en otras aplicaciones, como componentes de sistemas hidráulicos, neumáticos y de combustible, álabes de turbinas, discos de compresores, toberas de escape, pernos, tuercas, tubos de refrigerante y válvulas, estructuras y armazones de aeronaves, bordes de ataque de alas, actuadores de flaps y componentes del tren de aterrizaje.

¿Beneficios del acero inoxidable austenítico?

Los aceros inoxidables austeníticos ofrecen numerosas ventajas que los hacen irresistibles en diversas industrias. Algunas de estas ventajas incluyen:

• Generalmente, estos grados de aleaciones ofrecen una resistencia a la corrosión buena a excelente.
• Mantienen una alta resistencia a temperaturas elevadas, mientras que algunas aleaciones muestran una capacidad notable.
• Tienen superficies texturizadas o pulidas muy atractivas, lo que significa que garantizan durabilidad ante un uso intensivo.
• Los aceros inoxidables austeníticos generalmente no son magnéticos tras el recocido; sin embargo, presentan un ligero magnetismo tras el endurecimiento por acritud. Esto los hace beneficiosos para las industrias de procesamiento químico, médica, automotriz y alimentaria.
• La superficie higiénica de estas aleaciones se puede utilizar para todos los sectores.
• Los aceros inoxidables austeníticos son dúctiles y maleables.
• Algunas aleaciones con bajo contenido de carbono y alto contenido de níquel son altamente biocompatibles.

¿Limitaciones del acero inoxidable austenítico?

A pesar de los diversos beneficios de los aceros inoxidables austeníticos, su rendimiento es limitado en algunos tipos de aplicaciones.

• Los aceros inoxidables austeníticos se componen de metales caros como níquel, manganeso, tantalio y titanio, lo que los hace caros.
• Aunque algunos tipos de aleaciones en aceros inoxidables austeníticos tienen un buen desempeño a alta temperatura, algunos materiales competidores los superan en este aspecto.
• Algunas de estas aleaciones enfrentan desafíos de sensibilización y sensibilización de la soldadura.
• No se pueden utilizar para algunas aplicaciones debido a la imposibilidad de tratarlos térmicamente.
• Es una carga extra para usted recocerlos para minimizar su sensibilidad magnética.
• No funcionan perfectamente como materiales de apoyo porque sufren fácilmente desgaste adhesivo o agarrotamiento.

Conclusión

Como sabrá, muchas industrias prefieren el acero inoxidable austenítico por su resistencia a la corrosión, robustez y versatilidad. Al elegir el tipo adecuado para sus necesidades, obtendrá un mejor rendimiento, una mayor vida útil y menores costos de mantenimiento.

preguntas frecuentes

¿Cuánto dura el acero austenítico?

La duración del acero inoxidable austenítico depende de la calidad. Generalmente, los aceros inoxidables austeníticos son materiales duraderos que duran mucho tiempo cuando se utilizan con el grado adecuado para la aplicación correcta.

¿Cuál es mejor entre el acero inoxidable austenítico y el acero inoxidable?

El acero inoxidable austenítico es un tipo de acero inoxidable. Generalmente, ofrece mayor resistencia a la corrosión, durabilidad y mejor soldadura, mientras que otros aceros inoxidables pueden ser mejores o más económicos según la aplicación.

¿Puede oxidarse el acero inoxidable austenítico?

Sí, los aceros inoxidables austeníticos pueden oxidarse, pero son altamente resistentes gracias a una capa de óxido de cromo autorreparadora. El óxido aparece cuando esta capa protectora se daña o se ve superada por condiciones adversas como cloruros (sal), ácidos fuertes, altas temperaturas o contaminación superficial.

¿El acero inoxidable austenítico es magnético?

No, los aceros inoxidables austeníticos, como los grados 304 y 316, generalmente no son magnéticos en su estado recocido, ya que su estructura cristalina no es ferromagnética. Sin embargo, pueden volverse ligeramente magnéticos tras el trabajo en frío, el doblado o la soldadura, lo que genera ferrita magnética.