ACEROSinoxidables

ACEROS INOXIDABLES

04/12/2012 Aceros inoxidables 2

Aceros inoxidablesAleaciones férreas de alto contenido en Cr >13%, con o sin otros elementos aleantes tipo Ni, Mo, Nb, Ti, V, Si, etc., resistentes a la corrosión sea ésta seca a alta temperatura o tipo húmeda o electroquímica.

R corrosión (seca o húmeda) Recubrimiento de óxido de cromo, de pequeño espesor, que impide el avance de la corrosión.

Fundamenta Espesor, uniformidad, densidad y porosidad de la capa de óxido protector . (Capas finas, bien adheridas y no porosas proporcionan una protección excelente)

13%Cr Suficiente para la corrosión atm. rural

>13%Cr + Ea (Ni,Mo..) Atmósferas marinas, ↑T o medios agresivos

Las superficies pulidas mucho más favorables.


ACEROS INOXIDABLES

Pérdida relativa de peso de

aceros al cromo por oxidación a 1.000ºC - 48 h.


Martensíticos.Ferríticos.Austeníticos.Refractarios.Resistentes a alta temperatura.Para válvulas.Austeno-ferríticos.Endurecibles por precipitación (PH).

• Austeníticos• Martensíticos.• Semiausteníticos.

ACEROS INOXIDABLES: Clasificación


ACEROS INOXIDABLES: Martensíticos

Microestructura y posibilidad de

temple de aceros al cromo en función de su

contenido en carbono


ACEROS INOXIDABLES: Martensíticos%C %Mn %Si %Cr %Ni OTROS

<0’12 <1 <1 13 -

<0’12 <1’25 <1 13 -

S + Se < 0’30%;

Mo + Zr<0’60%

<0’15 <1 <1 13 2

<0’20 <1 <1 16 2

0’35 <1 <1 13 - De cuchillería 50-56 HRC

0’65 <1 <1 17 -58 HRCmaterial

quirurg.

0’90-1’20 <1 <1 17 - Rodamientos,válvulería.

Baja H tras el temple pero

buena inoxidab.

De fácil mecanización,

menor Rm y a la corrosión que el

anterior

Los de mejor R a la corrosión pero más caros

por >%Ni

↑H

< inoxid

Cr alfágeno ; C gammágeno → ponderados γ a ↑TAustenita facilita conformado en caliente + admita el temple

Temple: 950º-1.000ºC autotemplantes (Piezas gruesas aceite)

• A >%C < inoxidabilidad


T revenido: Hasta 450ºC conservan =H temple. ojo inox. al T

•%C<0’15: • 350ºC (38 HRC), para máxima H e inoxidabilidad • 700ºC para máxima tenacidad (15 HRC).

•Cuchillería (0,35%C): • 150º-200ºC (50 HRC), para máxima H e inoxidabilidad; • 350ºC (48 HRC), aceptable dureza, tenacidad e inoxidabilidad; • 550º-700ºC (42 HRC-20 HRC), buena ρ y peor inoxidabilidad

•0’65-1’20%C: • 300ºC (58 HRC), alta H e inoxidabilidad.

•2%Ni: • 350ºC, buena dureza e inoxidabilidad.

ACEROS INOXIDABLES: Martensíticos


ACEROS INOXIDABLES: Ferríticos

Presentan estructura ferrítica a cualquier T

> R corrosión que los martensíticos, pero <H y <Rm

%C %Mn %Si %Cr OTROS

0’10 <1 <1 16

0’10 <1’25 <1 16 S + Se < 0’30%;Mo + Zr<0’60%

0’30 <1 <1 27-30

Aunque son laminables son más bien de moldeo.

Trabajo en continuo hasta 1100ºC en atm sulfurosas.

Soldable

Chapas laminadas para recubrimientos

decorativos.

+inoxid que mart

+ baratos que austen

Piezas en contacto con ac. Nítrico.

Soldable

Mejor mecanizabilidad


ACEROS INOXIDABLES: Ferríticos

GRANO GRUESO:No transf. α → γ , el grano crece desde bajas T

Cr: grano grueso blandos pero de baja tenacidadLa pérdida de tenacidad se agrava al ↑%Cr (sobre todo > 16%Cr.)

+(N=0’12-0’20%; Ti=5·%C; Mo=10·%C) ferrocromos nitrurados afinar tamaño de grano e impedir su crecimiento

Regeneración Sólo: recocidos de recristalización tras estirado en frío.En estado de recocido de recristalización los aceros con 16%Cr:

Rm: 650-700 MPa ; (acritud: 800-950 MPa)%A: 25-30 ρ.


ACEROS INOXIDABLES: Superferríticos

Superferríticos o a “ferríticos ELI” (Extra Low Interstitial).

<%intersticiales (C + N) posibilitado por nuevos procesos de afino.

Propiedades mecánicas ≈ ferríticos convencionales, excepto:

>>>Resiliencia

Temperatura de transición mucho más baja.

R corrosión ~ inoxidables austeníticos, aunque manifiestamente superior en el caso de bajo tensiones y por picaduras.

C + N : 0,02-0,05% Cr: 18-29% Mo: 1-4%.

+peq.% Ni, Ti, Cu y Al mejoran R corrosión.29-4-2 : C: 0,010%; N: 0,015%; Cr: 29%; Mo: 4%; Ni: 2%

Propiedades mecánicas: Rm: 660 MPa; Rp: 590 MPa; A=24%


ACEROS INOXIDABLES: AusteníticosDiferencia: Ni, elemento gammágeno que les confiere:

Estructura austenítica a temperatura ambiente,

> resistencia a la corrosión electroquímica,

> capacidad de deformación en caliente y frío

Tenacidad >>>>

> precio que los ferríticos y martensíticos.

Zona de austenita estable a temperatura ambiente para aleaciones Cr-Ni, de bajo carbono, calentadas a 1.000º-1.100ºC y

enfriadas al aire

Tipo 18-8: 18%Cr-8%Ni. común de menor precio y

mayor utilización (Usos especiales hasta un 25%Ni)


ACEROS INOXIDABLES: Austeníticos

PROBLEMAS DE CORROSIÓN:• Corrosión intergranular austeníticos y ferríticos (a >T (900ºC))

• Corrosión bajo tensión Sólo austeníticos

• corrosión intergranularT: 400º-800ºC o durante el enfriamiento lento desde T>

C tipo Cr23C6 precipitan en el borde de los granos quedando la zona próxima a ellos empobrecida en Cr (ánodo) respecto al interior del grano (cátodo) perdida de cohesión.

• corrosión bajo tensión: Conduce a agrietamientos bajo tensiones muy inferiores a Rm, cuando el acero está en ciertos medios corrosivos



Tipo 18-8: corrosión intergranular¡¡Ojo!! no muestra exteriormente signo alguno

Se revela por:• Ensayos micrográficos, Aumento de resistencia eléctrica yAumento de magnetismo: Carburos magnéticos

Para evitarla:

%C< 0’03%, lo que evita la formación de carburos.

+Ti = 5·%C; Nb = 10·%C mayor afinidad que el Cr por el C

“aceros estabilizados”: gran aplicación en elementos soldados

Cuando ya la ha sufrido:

Solución Hipertemple: T: 1.050ºC + agua disolver los carburos

mín. H y máx. ρ y A. (18-8 R: 650-800 MPa; %A: 40).



Para Rm se laminan en frío 1.100-1.700 MPa.

• Además la deformación en frío maclas: zonas preferenciales para la precipitación de los carburos, y al estar en el interior de los granos es menos peligrosa que cuando se localizan en los bordes.

Corrosión bajo tensión: Conduce a agrietamientos bajo tensiones muy inferiores a Rm, cuando el acero está en ciertos medios corrosivos: compuestos orgánicos, ácidos diluidos, etc.

Puede aparecer debido a las tensiones internas del acero provocadas por los procesos de conformado, soldadura o los tratamientos térmicos.

No la presentan ni los aceros ferríticos ni los martensíticos.



%C %Mn %Si %Cr %Ni OTROS<0’08 <2 <1 18 8<0’08 <2 <1 18 8 Ti = 5·%C

<0’12 <2 <1 18 8 S + Se < 0’30%; Mo + Zr<0’60%

<0’08 <2 <1 18 12 Mo = 3%

<0’08 <2 <1 18 12 Mo = 3%; Ti = 5·%C

<0’08 <2 <1 12 12

<0’15 18 0’4 10 - Mo = 0’5%; N = 0’25%

El Mn y N sustituyen al Ni. Aunque son de mucho menor precio que los 18-8 clásicos, tienen peores

propiedades mecánicas y, en especial, una inoxidabilidad muy inferior.

Fácil mecaniz. Inclusiones de Mo y

Zr mejores que las de Mn (para la Rm

corrosión). Tornillería

Mo Rcorrosión x picaduras muy

usado en medios con Cl- y Rm a T .

El de mayor R a la fluencia en caliente o

“creep”.

Fácil embutición. Sus propiedades y

tratamientos son similares a las del

18-8. No se requiere gran resistencia a la

corrosión.


ACEROS INOXIDABLES: Refractarios

R oxidación a T (850-1.100ºC) en trabajo en continuoFabricación: piezas de hornos, cajas de cementación y recocido, etc.

La máxima temperatura a que pueden trabajar en continuo:• Aceros al carbono: 500ºC• Acero de 1%Cr – 3%Ni : 550ºC• Acero de 5%Cr – 1%Mo : 650ºC• Acero de 13%Cr : 725ºC• Acero inoxidable 18-8 : 825ºC


ACEROS INOXIDABLES: Refractarios%C %Mn %Si %Cr %Ni %Al %W

<0’12 0’30 2’50 6 - - -

<0’12 0’30 1’00 6 - 0’80 -

<0’12 0’60 1’20 13 - 1’00 -

<0’12 0’60 1’00 18 - 1’00 -

<0’12 0’60 2’50 18 8 - -

<0’12 0’60 1’50 18 8 - 3

<0’12 0’60 2’00 20 10 - -

<0’12 0’60 2’00 20 15 - -

<0’12 0’60 2’00 20 25 - -

<0’12 0’60 1’20 25 4 - -

<0’12 0’60 2’00 25 12 - -

<0’12 1’50 2’00 25 20 - -

<0’12 1’00 2’00 30 - - -

<18%Cr + Si y Al T:750º-850ºC gracias a sus

contenidos en Si o Al,

18%Cr T: 850º-975ºC

Cr>18% T: 975º-1.150ºC.

T: 975º-1.150ºC.

Sin duda el acero de 30%Cr es el acero con

mejor comportamientoincluso en atmósferas

sulfurosas, siguiéndoles los aceros tipo 25-20 y 20-25.

+Ni se comportan mal en atmósferas sulfurosas

eutéctico de Ni+ sulfuro de Ni (pf: 630ºC)


ACEROS INOXIDABLES: Resistentes a alta temperaturaResistencia a la oxidación a elevada temperatura

+Resistencia mecánica

+ Resistencia a la fluencia en caliente (miles de horas con

alargamientos permanentes reducidos)

500ºC sufre un 1% de alargamiento al cabo de 10.000 h :

Un acero al carbono 40 MPa

Acero 18-8 con 3%Mo 280 MPa.


ACEROS INOXIDABLES: Resistentes a alta temperatura

%C %Mn %Si %Cr %Ni %Mo %W OTROS<0’08 1’5 0’5 13 15 2 0’6 0’6%Ti

<0’08 1’5 1 13 26 4 - 1’5%Ti;0’10%Al

<0’08 1’25 1 15 25 1’25 - 2%Ti; 0’35%Al

0’15 2 0’75 16 15 1’5 1’5 1%Nb; 0’15%N

<0’08 1’5 0’75 16 25 6 -0’30 1 0’60 18 8 1’2 1’2 0’30%Ti0’30 1 0’60 18 8 1’5 1’2 0’60%Ti

<0’08 1 0’60 20 32 - - 1%Ti

0’20 0’6 1’20 23 13 - 3


ACEROS INOXIDABLES: Para válvulas

Fase sigma (+Si)compuesto cúbico complejo :

FeCr,

800 HV

Precipita en el borde de grano >>> fragilidad

Red de pequeñas grietas por la gran contracción que implica su formación.

Si Fuerte estabilizador de la fase sigma

Aparece en mantenimientos cortos 500-1000ºC.

Nuclea a partir de la ferrita evitarla con C y Ni suficientes

Trabajo entre 750º-900ºC + desgaste + corrosión


ACEROS INOXIDABLES: Para válvulas

%C %Cr %Ni %Si %W

0’45 9 - 3’50 -

2’00 12 - 0’30 -

0’45 15 14 1’5 2

0’45 18 9 2’5 1

El Si R oxidación a alta T

¡¡ ojo !! fase sigma

Austeníticos: se emplean en estado de hipertemple con

Rm de 800-850 MPa.

El W Rm en caliente.

Martensíticos: Admiten T+R tratados a 900-1.100 MPa

C y Ni necesarios para evitar la ferrita donde nuclea la fase sigma


AC. INOXIDABLES:Austeno-ferríticos (duplex, bifásicos o dual-phase)

Microestructura: islas de α en una matriz γ.

Composición es Cr: 18-28%; Ni: 4-6%; Mo: 1,5-3%.Prop. mecánicas son > a las de los ferríticos y austeníticos, y sólo

ligeramente < a las de los martensíticos.

Prop. físicas y mecánicas reguladas por TT : α / γ 30 / 70 y 60 / 40.

Excelente a corrosión en medios fuertemente ácidos: En particular oxidantes como ácido nítrico, ambientes salinos, corrosión bajo tensión, oxidación en caliente hasta 1.100ºC, etc.

La combinación de prop. mecánicas y de R a la corrosión superior al resto de aceros inoxidables, aunque conformación en caliente más difícil por la diferencia de deformabilidad, aún en caliente, de la ferrita y la austenita.

El >% ferrita ⇓ las características mecánicas,

El >% austenita ⇓ la R corrosión bajo tensiones.

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