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Acerca del acero inoxidable 13-8 PH: propiedades, aplicaciones, ventajas y desventajas
- John
El acero inoxidable 13-8 PH es ideal para aplicaciones exigentes en los sectores aeroespacial, automotriz e industrial por sus propiedades equilibradas.
Este artículo explora las características clave del acero inoxidable 13-8 PH y cubre sus aplicaciones en varios sectores.
¿Qué es el acero inoxidable 13-8 PH?
El acero inoxidable 13-8 PH está compuesto de cromo 13% y níquel 8%, y el resto es hierro y pequeñas cantidades de otros elementos como molibdeno y aluminio. Es un acero martensítico de endurecimiento por precipitación avanzado. Es conocido por su combinación equilibrada de excelente resistencia y resistencia a la corrosión. Se utiliza principalmente en industrias como la aeroespacial, la defensa y el procesamiento químico.
Equivalentes de acero inoxidable 13-8 PH
- Norma UNS S13800
- EN 1.4534
- DIN X4CrNiMo13-8
Normas de acero inoxidable 13-8 PH
- AMS5629
- ASTM A313
- ASTM A564
Composición química del acero inoxidable 13-8 PH
| Elemento | C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni | Mo | Al | Fe |
| wt% | 0,05 máx. | 0,10 máx. | 0,10 máx. | 0,010 máx. | 0,008 máx. | 12.25-13.25 | 7.5-8.5 | 2.00-2.50 | 0.90-1.35 | Saldo |
Propiedades del acero inoxidable 13-8 PH
Propiedades físicas del acero inoxidable 13-8 PH
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
| Densidad | 7,75-7,85 g/cm³ | 0,280-0,2836 libras/pulgada³ |
| Punto de fusión | 1404 – 1471 °C | 2560 – 2680 °F |
| Conductividad térmica | 14 W/m·K | 97,2 BTU·pulgada/hora·pie²·°F |
| Expansión térmica | 10,6 μm/m·°C | 5,89 μin/pulg·°F |
| Conductividad eléctrica | 0,0001 ohm-cm a 25 °C | – |
¿El acero inoxidable 13-8 es magnético?
Es ligeramente magnético en estado martensítico. Las características magnéticas del acero inoxidable 13-8 pueden variar según el tratamiento térmico y el procesamiento mecánico al que se someta.
Propiedades mecánicas del acero inoxidable 13-8 PH
| Propiedad | Valor típico |
| Resistencia a la tracción | 1480 MPa (215 000 psi) |
| Límite elástico | 1415 MPa (205 000 psi) |
| Dureza Brinell | 363 HB |
| Dureza Rockwell | 45HRC |
| Dureza Vickers | 450 alto voltaje |
| Alargamiento | 10-12% |
| Módulo elástico | 195-200 GPa (28.300-29.000 ksi) |
Ventajas del acero inoxidable 13-8 PH
A continuación, exploramos estas propiedades en detalle, destacando por qué el 13-8 PH es el preferido en industrias que requieren tanto resistencia como durabilidad.
Alta resistencia
El acero 13-8 PH se puede tratar térmicamente para que sea extremadamente resistente. Es perfecto para piezas que deben soportar cargas pesadas, como aviones y maquinaria industrial.
Tratabilidad térmica
Su resistencia y dureza se pueden ajustar mediante tratamiento térmico. Es muy versátil para diferentes usos, desde pequeñas piezas de precisión hasta estructuras grandes y resistentes.
Excelente tenacidad
El acero inoxidable 13-8 PH puede mantener una buena tenacidad en su estado endurecido. Resiste el agrietamiento y la rotura bajo impacto o presión intensa. Se utiliza en aplicaciones como recipientes a presión y trenes de aterrizaje de aeronaves.
Resistencia a la fatiga
El acero inoxidable 13-8 PH presenta una excelente resistencia a la fatiga. Puede soportar múltiples ciclos de tensión sin la formación de grietas. Debido a que su estructura martensítica combinada con el endurecimiento por precipitación fortalece el material a nivel micrométrico.
La composición de la aleación también ayuda a distribuir la tensión de manera uniforme, lo que reduce la posibilidad de formación de grietas debido a vibraciones constantes o cambios de carga. Esta propiedad es fundamental en aplicaciones como componentes de aeronaves y álabes de turbinas.
Resistencia a la corrosión
El acero inoxidable 13-8 PH contiene cromo, níquel y molibdeno, que lo protegen del óxido y la corrosión. Tiene un buen rendimiento en entornos con humedad, productos químicos o sal, como los equipos de procesamiento químico o marino.
Estabilidad dimensional
El acero inoxidable 13-8 tiene una baja expansión térmica. Sufre muy poca expansión o contracción cuando se expone a variaciones de temperatura. Esto es importante para piezas de precisión como engranajes o ejes que necesitan mantener un tamaño exacto incluso cuando se calientan.
Propiedades magnéticas moderadas
Después del endurecimiento, el 13-8 PH se vuelve ligeramente magnético. Es útil en aplicaciones donde se necesita tanto resistencia como cierto nivel de respuesta magnética, como en ciertos sistemas mecánicos.
Desventajas del acero inoxidable 13-8 PH
Si bien el acero inoxidable 13-8 PH tiene muchas propiedades excelentes, no es adecuado para todas las aplicaciones. A continuación, se indican algunas limitaciones del acero inoxidable 13-8 PH.
Resistencia limitada a la corrosión
El acero inoxidable 13-8 PH tiene un buen rendimiento en muchos entornos. Sin embargo, no es ideal para condiciones muy agresivas, como la exposición prolongada a ácidos fuertes o entornos ricos en cloruro como el agua de mar.
Fragilidad en niveles de dureza más elevados
Cuando el acero 13-8 PH se trata térmicamente para alcanzar la máxima dureza, puede volverse algo quebradizo. Esto sucede porque la estructura martensítica se vuelve más rígida, lo que reduce su capacidad para absorber impactos.
Proceso complejo de tratamiento térmico
La resistencia y dureza del acero 13-8 PH dependen de un tratamiento térmico preciso. Sin un control minucioso, es posible que no alcance su máxima resistencia o tenacidad.
Alto costo
Los elementos de aleación del acero inoxidable 13-8 PH, como el níquel, el cromo y el molibdeno, hacen que su producción sea más cara. Además, el proceso avanzado de tratamiento térmico aumenta el coste total.
Aplicaciones del acero inoxidable 13-8 PH
A continuación se presenta una descripción general de las aplicaciones clave del acero inoxidable 13-8 PH:
- Aeroespacial
Tren de aterrizaje, componentes estructurales, actuadores.
- Petróleo y gas
Válvulas, equipos de perforación y herramientas de fondo de pozo.
- Marina
Componentes submarinos y sistemas de propulsión.
- Procesado químico
Bombas, válvulas, reactores de alta presión.
- Productos sanitarios
Instrumentos quirúrgicos, implantes.
- Generación de energía
Componentes de turbinas, equipos hidroeléctricos.
- Automoción
Piezas de alto rendimiento, engranajes, ejes de transmisión.
Tratamiento térmico del acero inoxidable 13-8 PH
El tratamiento térmico del acero inoxidable 13-8 PH es un proceso sumamente versátil y crítico. Estos pueden mejorar aún más el rendimiento del material según los diferentes requisitos. A continuación, se presentan procesos de tratamiento térmico adicionales que se pueden aplicar:
Recocido de soluciones
- Calentar a una temperatura entre 927 °C y 940 °C (1700 °F y 1725 °F) y mantener durante aproximadamente 1 hora por cada pulgada de espesor.
- El material se encuentra en un estado más blando (Condición A), con una estructura martensítica lista para un mayor endurecimiento.
Tratamiento criogénico (opcional)
- Enfriar el material a -73 °C (-100 °F) o menos después del recocido en solución y luego proceder con el envejecimiento.
- Mejora la dureza, la tenacidad y la estabilidad dimensional, especialmente útil para aplicaciones criogénicas o de baja temperatura.
Envejecimiento (endurecimiento por precipitación)
Después del recocido en solución, el endurecimiento por precipitación aumenta la resistencia y dureza del material. Las distintas temperaturas de envejecimiento ofrecen distintos equilibrios de resistencia, dureza y tenacidad.
Aquí está la tabla de condiciones comunes del envejecimiento.
| Condición | Temperatura de envejecimiento | Tiempo de espera | Propiedades resultantes |
| H950 | 510 °C (950 °F) | 4 horas | Máxima resistencia, alta dureza. |
| H1000 | 538 °C (1000 °F) | 4 horas | Alta resistencia, tenacidad mejorada. |
| H1050 | 565 °C (1050 °F) | 4 horas | Fuerza y tenacidad equilibradas |
| H1100 | 593 °C (1100 °F) | 4 horas | Menor resistencia, mayor tenacidad |
| H1150 | 621 °C (1150 °F) | 4 horas | Mínima resistencia, máxima tenacidad. |
| H1150M | Doble envejecimiento | Varía | Máxima tenacidad, resistencia reducida |
Sobreenvejecimiento
- El sobreenvejecimiento es una condición específica del envejecimiento. Se produce cuando el material ha envejecido más allá del punto de resistencia máxima.
- El sobreenvejecimiento se realiza manteniendo el material a una temperatura más alta (como H1150M) o durante un tiempo más prolongado y, a veces, implica un doble envejecimiento (por ejemplo, primer envejecimiento a 621 °C (1150 °F), luego a 593 °C (1100 °F)).
- Maximiza la tenacidad y reduce la dureza.
Tratamiento térmico posterior a la soldadura
- Después de la soldadura, el material se recoce en solución y luego se envejece.
- Asegura que el área soldada tenga las mismas propiedades mecánicas que el resto del material, evitando debilidad en la zona afectada por el calor (ZAT).
Otros métodos de procesamiento del acero inoxidable 13-8 PH
El procesamiento mecánico del acero inoxidable 13-8 PH puede implicar varios pasos. El trabajo en caliente, el trabajo en frío, el forjado, el conformado y la soldadura son opcionales. El mecanizado es un paso común para lograr dimensiones precisas.
Después de cada proceso mecánico, el material normalmente se somete a un tratamiento térmico adicional para restaurar o mejorar sus propiedades mecánicas.
Trabajo en caliente
- Deformar el material a altas temperaturas (1038 °C a 1149 °C o 1900 °F a 2100 °F). Incluye laminado en caliente, forjado o extrusión.
- Se utiliza para dar forma a piezas grandes o complejas con un riesgo mínimo de agrietamiento.
Trabajo en frío
- Deformación de acero inoxidable 13-8 PH a temperatura ambiente mediante procesos como laminado, trefilado o prensado.
- Aumenta la resistencia y dureza del material.
Formando
- Procesos de modelado como doblado, estampado o estiramiento para formar formas específicas sin quitar material.
- Deforma el material en la forma requerida para fines estructurales o funcionales.
Mecanizado
- Cortar, taladrar, tornear o fresar para lograr dimensiones y geometrías precisas.
- Se utiliza para crear componentes precisos y terminados después de los procesos de conformado.
Soldadura
- Unir dos piezas de material mediante calor y, en ocasiones, metal de relleno. Después de la soldadura, el material puede someterse a un tratamiento térmico para recuperar toda su resistencia y dureza.
- Se utiliza para ensamblar estructuras complejas.
Además sobre el acero inoxidable 13-8 PH
¿Se oxidará el acero inoxidable 13-8?
El acero inoxidable 13-8 es resistente al óxido y la corrosión.
En determinadas condiciones extremas, como la exposición prolongada al agua de mar o a productos químicos agresivos, aún puede experimentar cierta corrosión.
¿Cuál es la diferencia entre 13-8 PH y 17-4 PH?
El 13-8 PH tiene un mayor contenido de níquel e incluye aluminio. Es conocido por su mayor tenacidad y su mejor rendimiento frente al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
17-4 PH contains more chromium. It offers better general corrosion resistance, especially in marine environments.
¿Qué es el acero inoxidable PH 13-8 Mo?
El acero inoxidable PH 13-8 Mo es una aleación de endurecimiento por precipitación con cromo, níquel y molibdeno. Esta aleación ofrece mayor resistencia, resistencia a la corrosión y tenacidad. Se utiliza en las industrias aeroespacial y de petróleo y gas.
Acero inoxidable 13-8 PH VS PH 13-8 Mo
El PH 13-8 Mo contiene molibdeno. Tiene una mejor resistencia a la corrosión. El PH 13-8 Mo suele tener mayor resistencia después del tratamiento térmico.
Si bien ambos son fuertes, PH 13-8 Mo se prefiere para aplicaciones que requieren una resistencia superior a la corrosión.
Resumen
El 13-8 PH ofrece una excelente resistencia a la fatiga, soldabilidad y flexibilidad a través de procesos de tratamiento térmico. Es un material versátil para entornos exigentes.
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