Acero inoxidable serie 300: Prestaciones, aplicaciones, calidades y comparación

Analizaremos en detalle la composición química, las propiedades mecánicas y las propiedades físicas del acero inoxidable de la serie 300, y lo compararemos con otras series como la serie 400, la serie 200 y el acero inoxidable dúplex para ayudarle a comprender plenamente sus ventajas y desventajas. Además, este artículo también proporcionará consejos de mantenimiento del acero inoxidable de la serie 300 para garantizar que se mantenga en condiciones óptimas en diversos entornos.

¿Qué es el acero inoxidable serie 300?

Los aceros inoxidables de la serie 300 son aceros inoxidables austeníticos al cromo-níquel, caracterizados principalmente por su alto contenido en Cr (16-20%) y alto contenido en Ni (8-14%), incluyendo a veces otros elementos de aleación. Con excelentes propiedades, se utilizan ampliamente en diversos campos.

¿Cómo se fabrica el acero inoxidable de la serie 300?

Fundición y colada

La producción de acero inoxidable de la serie 300 comienza con la fundición en horno de arco eléctrico, utilizando mineral de hierro, mineral de cromo, mineral de níquel y elementos de aleación de gran pureza. Las materias primas se mezclan, se calientan hasta el estado fundido y se funden en un tocho preliminar, con un estricto control de la temperatura y la composición de la aleación para garantizar la calidad. Posteriormente, el tocho se somete a un tratamiento térmico para optimizar la estructura interna y mejorar el rendimiento. Puede seguir transformándose en productos con las formas y especificaciones deseadas.

Laminado en caliente y laminado en frío

Tras la colada, la palanquilla se lamina en caliente, que es un proceso en el que la palanquilla se calienta a alta temperatura y luego se prensa hasta conseguir el grosor deseado mediante un tren de laminación. El laminado en caliente no sólo mejora la calidad superficial del acero, sino también sus propiedades mecánicas. El grosor y la anchura del acero pueden controlarse con precisión mediante el proceso de laminado en caliente para cumplir los requisitos de las distintas aplicaciones.

El laminado en frío es un proceso de fabricación realizado a temperatura ambiente que permite transformar el acero en chapas o tiras más finas y precisas. El acero inoxidable laminado en frío tiene mayor resistencia y una superficie más lisa, y suele utilizarse para mecanizado de precisión y fines decorativos.

Tratamiento térmico y superficial

El tratamiento térmico mejora las propiedades mecánicas y físicas del acero inoxidable, incluyendo el recocido, el temple y el revenido. El recocido mejora la plasticidad y la tenacidad, el temple aumenta la dureza y la resistencia, y el revenido ajusta la fragilidad. Los tratamientos superficiales, como el pulido, alisan la superficie, y la galvanoplastia mejora la resistencia a la corrosión. Estos tratamientos mejoran conjuntamente la calidad y el rendimiento del acero inoxidable.

Rendimiento del acero inoxidable de la serie 300 

Composición química

Los principales componentes químicos del acero inoxidable de la serie 300 son.

Cromo (Cr): 16%~20%, formando una película de pasivación anticorrosiva, mejorando la resistencia a la corrosión del acero inoxidable.

Níquel (Ni): Contenido de 8%~12%, mejorando la tenacidad y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, estabilizando la estructura de austenita.

Molibdeno (Mo): 2%~3% en acero inoxidable 316, mejorando la resistencia a la corrosión del 316 en cloruros.

Manganeso (Mn): El contenido de manganeso es mayor en el acero inoxidable de la serie 200, que se utiliza principalmente para mejorar la resistencia y la dureza del acero.

Propiedades mecánicas

Límite elástico

• El límite elástico es un reflejo del límite de uso práctico del material. El límite elástico del acero inoxidable de la serie 300 suele oscilar entre 210 y 250 MPa, un valor moderado en comparación con otras series de acero inoxidable, pero debido a su buena ductilidad y mecanizabilidad, se utiliza ampliamente en diversas estructuras y equipos.

Resistencia a la tracción

• La resistencia a la tracción indica la carga máxima que puede soportar un material antes de romperse. Los aceros inoxidables de la serie 300 son excelentes para soportar cargas mecánicas y fuerzas de impacto, con resistencias a la tracción que suelen oscilar entre 500 y 700 MPa, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren resistencia y durabilidad.

Ductilidad y alargamiento

• La ductilidad se refiere a la capacidad de un material para alargarse bajo presión sin romperse. El acero inoxidable de la serie 300 tiene una excelente ductilidad, con un alargamiento que suele oscilar entre 40-60%. Esto hace que el acero inoxidable de la serie 300 sea fácil de trabajar en frío para darle formas complejas y menos propenso a agrietarse.

Dureza

• La dureza es la resistencia de un material a la deformación local. La dureza del acero inoxidable de la serie 300 suele situarse entre 80 y 90 HRB (escala B de Rockwell). Aunque el acero inoxidable serie 300 no es tan duro como algunos aceros inoxidables martensíticos, sus excelentes propiedades generales lo compensan.

Resistencia al impacto

• La tenacidad al impacto mide la capacidad de un material para resistir impactos a bajas temperaturas sin sufrir daños. El acero inoxidable de la serie 300 presenta una excelente tenacidad al impacto a bajas temperaturas. Por ejemplo, el acero inoxidable 304 puede mantener una buena tenacidad a -196 °C (-320 °F).

Propiedades físicas

Densidad

• La densidad es la masa por unidad de volumen y afecta al peso del material y a las opciones de diseño. La densidad del acero inoxidable de la serie 300 suele estar entre 7,90-8,00 g/cm³. La mayor densidad proporciona una estructura física estable al acero inoxidable de la serie 300, lo que lo hace excelente en aplicaciones estructurales.

Conductividad térmica

• La conductividad térmica se refiere a la capacidad de un material para conducir el calor. La conductividad térmica del acero inoxidable serie 300 es relativamente baja, normalmente entre 15-25 W/(m-K). La baja conductividad térmica permite al acero inoxidable serie 300 aislar eficazmente el calor y reducir la pérdida de calor en entornos de alta temperatura.

Coeficiente de dilatación térmica

• El coeficiente de dilatación térmica se refiere al grado en que un material se expande en volumen cuando se calienta. El coeficiente de dilatación térmica del acero inoxidable de la serie 300 suele ser de 16-17 × 10-⁶ /K. Esta propiedad permite que el acero inoxidable de la serie 300 se mantenga estructuralmente estable en entornos con grandes cambios de temperatura.

Resistividad

• La resistividad refleja la capacidad de un material para conducir la electricidad. Los aceros inoxidables de la serie 300 tienen una alta resistividad (0,7-0,8 µΩ-m ), lo que los hace adecuados para su uso como aislantes eléctricos.

Magnetismo

• El acero inoxidable de la serie 300 suele ser no magnético, pero puede mostrar un ligero magnetismo tras el trabajo en frío, como el acero inoxidable 304, que puede ser ligeramente magnético tras el laminado en frío. Esta propiedad hace que el acero inoxidable de la serie 300 sea una opción ideal para aplicaciones no magnéticas, como instrumentos de precisión y equipos electrónicos.

Propiedades químicas

Resistencia a la corrosión

• La resistencia a la corrosión del acero inoxidable de la serie 300 es una de sus propiedades más notables. Con un alto contenido en cromo y níquel, estos aceros inoxidables son resistentes a una amplia gama de medios químicos.

Resistencia a la oxidación

• Los aceros inoxidables de la serie 300 presentan una excelente resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas. La película de óxido formada por el cromo puede proteger el acero de la oxidación.

Resistencia química

• Los aceros inoxidables de la serie 300 muestran diferentes capacidades de resistencia en diversos medios químicos. Por ejemplo, el acero inoxidable 304 presenta una buena resistencia a los ácidos débiles (como el ácido acético) y a algunos ácidos orgánicos, mientras que el acero inoxidable 316 soporta mejor los ácidos fuertes y los cloruros.

Resistencia al amoníaco y al agua amoniacal

• Los aceros inoxidables de la serie 300 tienen una buena resistencia al amoniaco y al agua amoniacal. Debido al papel del níquel y el cromo, estos aceros inoxidables pueden mantener una buena estabilidad química en un entorno con amoniaco o amoníaco para evitar la corrosión o daños.

Aplicaciones del acero inoxidable serie 300

Campo de los dispositivos médicos: Los aceros inoxidables 304 y 316 son ideales para instrumentos quirúrgicos, dispositivos médicos e implantes por su excelente resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Pueden resistir la erosión de los fluidos corporales y los desinfectantes, lo que garantiza la estabilidad y seguridad a largo plazo de los dispositivos médicos.

Industria alimentaria y de bebidas: El acero inoxidable 304 se utiliza mucho en utensilios de cocina, maquinaria de procesamiento de alimentos y recipientes de almacenamiento de bebidas por su resistencia a la corrosión y facilidad de limpieza.

Campo de la construcción y la decoración: El acero inoxidable de la serie 300 también da buenos resultados en construcción y decoración, y se utiliza a menudo para crear exteriores de edificios, marcos de puertas y ventanas y barandillas. Su bello aspecto y su excelente resistencia a la corrosión añaden un encanto único y valor a largo plazo al diseño arquitectónico.

Industria química y petrolera: En los equipos de procesamiento químico y producción de petróleo, el acero inoxidable 316 destaca por su excelente resistencia a la corrosión. Puede soportar entornos químicos agresivos y garantizar el funcionamiento estable de los equipos en condiciones de trabajo complejas.

Industria del automóvil: El acero inoxidable de la serie 300 cumple los estrictos requisitos de resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, y suele utilizarse en piezas clave como sistemas de escape y estructuras de carrocería de automóviles.

Ventajas y desventajas del acero inoxidable serie 300

Ventajas

• Excelente resistencia a la corrosión: Con una elevada proporción de níquel y cromo, el acero inoxidable de la serie 300 forma una resistente capa protectora de óxido de cromo, que resiste eficazmente una amplia gama de corrosiones ácidas, alcalinas y salinas. En particular, la serie 316 presenta una mayor resistencia a las picaduras en entornos con cloro gracias a la adición de molibdeno.

• Procesamiento flexible y diverso: Esta serie de acero inoxidable presenta una plasticidad y un rendimiento de soldadura excelentes, se adapta fácilmente a procesos complejos como el estampado, el doblado y la soldadura, y ofrece comodidad para fabricar estructuras de productos diversificadas y refinadas.

• Propiedades mecánicas estables: Incluso en condiciones de alta temperatura, el acero inoxidable de la serie 300 puede mantener una alta resistencia y dureza para satisfacer los estrictos requisitos de los entornos de trabajo de alta intensidad.

• Bonito y duradero: Su brillo metálico único y sus buenas propiedades decorativas lo convierten en una opción ideal para productos que persiguen una apariencia de alta calidad. Al mismo tiempo, su excelente resistencia a la corrosión garantiza una larga vida útil del producto.

Desventajas

• Mayor coste: Debido a la elevada proporción de cromo y níquel que contiene el acero inoxidable de la serie 300, su coste es relativamente alto. Esto puede afectar a proyectos o aplicaciones con presupuestos limitados.

• Mal comportamiento a bajas temperaturas: A temperaturas muy bajas, algunos aceros inoxidables de la serie 300 pueden volverse quebradizos. Esto puede hacer que no funcionen tan bien como otros materiales en entornos extremadamente fríos.

• La corrosión intergranular puede producirse a altas temperaturas: A altas temperaturas o en condiciones de soldadura, el carbono (C) en los aceros inoxidables de la serie 300 puede formar compuestos de carburo de cromo con el cromo (Cr), dando lugar a una disminución del contenido de cromo en los límites de grano, formando la denominada "zona pobre en cromo", perdiendo así resistencia a la corrosión y provocando corrosión intergranular. Sin embargo, esto puede evitarse normalmente controlando el contenido de carbono y utilizando procesos de tratamiento térmico adecuados.

¿Cómo mantener el acero inoxidable de la serie 300?

Para mantener el rendimiento del acero inoxidable de la serie 300, deben tomarse las siguientes medidas de mantenimiento.

Limpieza regular: Utilice limpiadores neutros y agua para limpiar regularmente las superficies de acero inoxidable. No utilice limpiadores ácidos o alcalinos fuertes, ya que pueden corroer el acero inoxidable.

Prevención de la corrosión (continuación): Inspeccione periódicamente los equipos y estructuras, y solucione con prontitud los posibles puntos de corrosión. En el caso del acero inoxidable utilizado en entornos químicos, aplique capas o revestimientos protectores adecuados para mejorar su resistencia a la corrosión.

Eliminar la suciedad y el óxido: Cuando aparezca suciedad u óxido en la superficie del acero inoxidable, puede limpiarse con un limpiador sin cloro. Utilice un paño suave o una esponja para limpiar con cuidado, y evite utilizar cepillos de alambre o papel de lija, que pueden rayar la superficie y provocar una corrosión más grave.

Prevención de arañazos y desgaste: Evite arañar la superficie de acero inoxidable con objetos duros. Para las zonas que requieren fricción frecuente, puede utilizar almohadillas protectoras o estudiar formas de reducir la fricción en el diseño.

Inspección periódica: En el caso de piezas estructurales o equipos importantes, se realizan inspecciones y mantenimientos profesionales periódicos para garantizar la integridad y funcionalidad de las piezas de acero inoxidable.

¿Cuál es la diferencia entre las series 300, 400 y 200?

Los aceros inoxidables de las series 300, 400 y 200 tienen características y aplicaciones diferentes, y conocer sus diferencias le ayudará a elegir el material más adecuado.

Acero inoxidable serie 300

Características principales: alta resistencia a la corrosión, alta tenacidad, buen procesamiento. El acero inoxidable de la serie 300 incluye grados como 304 y 316, que se utilizan ampliamente en campos médicos, alimentarios, de construcción y otros.

Composición química: Contiene principalmente una alta proporción de cromo y níquel, y el contenido de níquel aumenta su resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas.

Escenarios de aplicación: Es adecuado para ocasiones con altos requisitos de resistencia a la corrosión y alta resistencia, como equipos de procesamiento de alimentos, equipos médicos, decoración arquitectónica, etc.

Acero inoxidable serie 400

Características principales: Los aceros inoxidables de la serie 400 contienen menos níquel y son generalmente más duros y resistentes que los de la serie 300, pero tienen menos resistencia a la corrosión.

Composición química: El componente principal es el cromo y el contenido de níquel es bajo, generalmente entre 12% de cromo y 0-1% de níquel. Los grados comunes incluyen 410, 420, 430etc.

Escenarios de aplicación: Es adecuado para ocasiones con elevados requisitos de dureza y resistencia al desgaste, como cuchillos, sistemas de escape de automóviles, electrodomésticos, etc. No es tan resistente a la corrosión como la serie 300 y es adecuada para condiciones ambientales más suaves.

Acero inoxidable serie 200

Características principales: El acero inoxidable de la serie 200 suele contener más manganeso y nitrógeno, y menos níquel. Aunque la resistencia a la corrosión es peor que la de la serie 300, tiene mayor resistencia y menor coste.

Composición química: Contiene principalmente cromo, manganeso y nitrógeno, y el contenido de níquel es relativamente bajo. Los grados más comunes incluyen 201, 202etc.

Escenarios de aplicación: Es adecuada para ocasiones sensibles al coste que no requieren una resistencia a la corrosión extremadamente alta, como materiales de construcción, enseres domésticos, etc. La serie 200 suele utilizarse para aplicaciones de bajo coste pero que requieren cierta resistencia a la corrosión.

Serie 300 vs Dúplex

Acero inoxidable serie 300

Características: Acero inoxidable austenítico; buena resistencia a la corrosión, procesabilidad y tenacidad; los grados más comunes son 304 y 316.

Aplicación: Debido a su excelente resistencia a la corrosión, se utiliza ampliamente en diversos entornos.

Acero inoxidable dúplex

Características: Con alta resistencia y buena resistencia a la corrosión, el acero inoxidable dúplex combina la estructura de austenita y ferrita, como 2205 y 2507.

Ventajas: En comparación con la serie 300, el acero inoxidable dúplex tiene una mayor resistencia y también presenta una buena resistencia a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros. 

Aplicaciones: Ampliamente utilizado en campos con requisitos de alta resistencia y resistencia a la corrosión, como la petroquímica, la ingeniería naval y la producción de fertilizantes.

Grado 304 vs Grado 316

Acero inoxidable 304

Características: Excelente resistencia a la corrosión, procesabilidad y conformabilidad. Ampliamente utilizado en equipamiento doméstico y decoración arquitectónica.

Aplicación: Adecuado para equipos de procesamiento de alimentos, equipos médicos, utensilios de cocina, etc. Presenta una elevada resistencia a la corrosión, pero no rinde tan bien como el 316 en entornos con cloruros.

Acero inoxidable 316

Características: Al 304 se le añade molibdeno 2-3%, lo que lo hace más resistente a la corrosión en ambientes con cloruros.

Aplicación: Adecuado para entornos marinos, equipos de procesamiento químico, industrias farmacéuticas y otras ocasiones con requisitos de resistencia a la corrosión extremadamente altos. El acero inoxidable 316 suele ser más caro que el 304.

Más información 304 frente a 316.

Calidades comunes de acero inoxidable de la serie 300

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