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Acero inoxidable 301: definición, composición, propiedades, procesamiento, aplicaciones y más
- John
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Descripción general del acero inoxidable 301
301 stainless steel is a high-strength austenitic stainless steel in the 300 series, primarily composed of 16-18% chromium and 6-8% nickel. It conforms to standards such as ASTM A240 and is equivalent to grades like 1.4310 (EN).
El 301 tiene excelentes capacidades de endurecimiento por deformación, donde la resistencia aumenta significativamente a través del trabajo en frío. Esto también da como resultado magnetismo parcial, dependiendo del grado de laminado en frío. El 301 también ofrece una buena resistencia a la corrosión, pero es ligeramente inferior a la del grado 304.
Se utiliza comúnmente en aplicaciones que requieren una combinación de formabilidad y resistencia, como resortes, sujetadores, piezas de automóviles, vagones de ferrocarril, transportadores y componentes decorativos.
A diferencia de los grados martensíticos, el acero inoxidable 301 no se puede endurecer mediante tratamiento térmico, sino únicamente mediante laminado en frío.
Aplicaciones típicas del acero inoxidable 301
Industria | Aplicación |
Automoción | Componentes de escape, resortes, abrazaderas, molduras |
Aeroespacial | Elementos de fijación, muelles, paneles estructurales, abrazaderas |
Equipamiento médico | Herramientas quirúrgicas, instrumentos dentales, agujas, pinzas. |
Procesado de alimentos | Cintas transportadoras, tanques de almacenamiento, equipos de mezcla, tolvas |
Bienes de consumo | Cubiertos, electrodomésticos de cocina, fregaderos, muelles. |
Electrónica | Conectores, resortes, soportes, protectores |
Construcción | Soporte estructural, fijaciones, techados, marcos de ventanas. |
Marina | Muelles, fijaciones, bombas, válvulas |
Ventajas y desventajas del acero inoxidable 301
Estas son las ventajas y beneficios del acero inoxidable 301:
- Alta resistencia después del trabajo en frío, ideal para aplicaciones que necesitan mayor durabilidad.
- Excelente resistencia a la corrosión en ambientes suaves, proporcionando un uso duradero.
- Buena formabilidad y ductilidad, lo que lo hace adecuado para procesos de plegado y conformado.
- Rentable en comparación con el acero inoxidable de mayor calidad.
- Ligero en comparación con otros grados, lo que permite la reducción de peso en los productos.
Estas son las desventajas y limitaciones del acero inoxidable 301:
- Resistencia a la corrosión limitada en entornos hostiles y ricos en cloruro.
- Puede perder parte de su resistencia a la corrosión después del trabajo en frío.
- No es tan resistente al calor como otros grados, lo que limita las aplicaciones a altas temperaturas.
- Propenso al endurecimiento por trabajo, lo que puede dificultar el mecanizado con el tiempo.
- Menos resistente al agrietamiento por tensión en comparación con el acero inoxidable de mayor aleación.
Grados equivalentes de acero inoxidable 301
País/Región | Norma/Especificación | Grado equivalente |
Internacional | ISO 15510 | X9CrNi18-8 |
UE | EN 10088-1 | X10CrNi18-8 (1,4310) |
EE.UU. | ASTM A240 | 301 |
Alemania | DIN 17440, WNr | X12CrNi17-7 |
Japón | JIS G4305 | SUS301 |
Inglaterra | BS 1449-2 | 301S21, 302S26 |
Francia | Norma AFNOR NF A35-572 | Z11CN18-08, Z12CN18-09 |
Suecia | 14 23 31 de la SS | 2331 |
Variantes comunes del acero inoxidable 301
Variante | ¿De qué se trata? | ¿Por qué se podría elegir en lugar del 301? | Aplicación típica |
301L | Versión baja en carbono | Mejor soldabilidad, menor precipitación de carburo. | Piezas estructurales, equipos químicos. |
301LN | Versión mejorada con nitrógeno | Mayor resistencia, buena formabilidad. | Componentes automotrices y ferroviarios. |
301H | Versión con alto contenido de carbono | Resistencia mejorada a altas temperaturas. | Intercambiadores de calor, equipos de alta temperatura. |
301J1 | Versión con cobre añadido | Formabilidad y ductilidad mejoradas. | Electrodomésticos, piezas decorativas. |
301Si | Versión con silicio añadido | Mejor resistencia a la oxidación a altas temperaturas. | Hornos, sistemas de escape. |
Resistencia al calor y a la corrosión del acero inoxidable 301
Resistencia al calor
El acero inoxidable 301 tiene buena resistencia al calor. Puede resistir la oxidación hasta 840 °C (1544 °F) para uso a corto plazo y 900 °C (1652 °F) para uso continuo. Sin embargo, la exposición prolongada a altas temperaturas puede reducir la resistencia y provocar sensibilización y corrosión intergranular, especialmente en áreas soldadas. Es menos adecuado para aplicaciones de alta temperatura en comparación con aleaciones como el 347.
Resistencia a la corrosión
Grade 301 stainless steel offers good resistencia a la corrosión in mild environments. It resists corrosion from atmospheric conditions, water, and some chemicals. However, it is less resistant to corrosion in harsh environments compared to higher-grade stainless steels like 316. Its higher carbon content increases the risk of intergranular corrosion, especially after welding or heat exposure. It’s not ideal for highly corrosive environments like marine or chemical industries.
Procesamiento de acero inoxidable 301
Trabajo en frío
El trabajo en frío aumenta significativamente la resistencia del acero inoxidable 301 debido a su alta tasa de endurecimiento por deformación, que aumenta aproximadamente 14 MPa por cada reducción de 1% en el área de la sección transversal. A medida que el material se lamina o forma en frío, su resistencia a la tracción aumenta rápidamente. Este proceso también puede transformar parcialmente la estructura de austenita en martensita, mejorando aún más la dureza. A pesar de este aumento de la resistencia, la aleación conserva suficiente ductilidad para una deformación severa en frío. Además, si bien el acero inoxidable 301 no es magnético en su estado recocido, el trabajo en frío induce un fuerte magnetismo.
Soldadura
El acero inoxidable 301 tiene buena soldabilidad. Se puede soldar utilizando la mayoría de las técnicas estándar, y se recomienda utilizar un metal de aporte como el grado 308L. Después de la soldadura, se requiere recocido para lograr la resistencia óptima a la corrosión y eliminar los efectos causados por el trabajo en frío. Para los grados con bajo contenido de carbono como el 301L y el 301LN, generalmente no se requiere recocido. La soldadura por puntos se utiliza comúnmente para ensamblar componentes 301 laminados en frío, ya que no afecta significativamente la resistencia general del material.
Tratamiento térmico
El acero inoxidable 301 no se puede endurecer mediante tratamiento térmico; se endurece únicamente mediante el trabajo en frío. Para el recocido, el material se calienta a una temperatura de entre 1010 °C y 1120 °C, seguido de un enfriamiento rápido, generalmente mediante temple en agua o enfriamiento rápido con aire. Este proceso restaura la ductilidad y alivia las tensiones internas sin aumentar la dureza. Se puede aliviar la tensión después del trabajo en frío, pero no altera significativamente la dureza ni las propiedades mecánicas del material.
Composición química del acero inoxidable 301
Consulte la siguiente tabla para conocer la composición química del acero inoxidable 410:
Elemento | Carbono, C | Cromo, Cr | Hierro, Fe | Manganeso, Mn | Níquel, Ni | Nitrógeno, N | Fósforo, P | Silicio, Si | Azufre, S |
wt% | ≤0.15 | 16 – 18 | 70.7 – 78 (Equilibrio) | ≤ 2.0 | 6.0 – 8.0 | ≤ 0.10 | ≤ 0.045 | ≤ 1.0 | ≤ 0.030 |
Propiedades del acero inoxidable 301
Aquí hay tres razones principales que hacen que el acero inoxidable 301 sea único:
- Alta resistencia gracias al endurecimiento por trabajo.
- Excelente ductilidad, lo que hace que sea fácil de moldear y dar forma a diferentes productos.
- Buena resistencia a la corrosión en ambientes ligeramente corrosivos.
Propiedades físicas
Consulte la siguiente tabla para conocer las principales propiedades físicas del acero inoxidable 301:
Propiedad | Valor típico (métrico/imperial) | Rendimiento |
Densidad | 8,03 g/cc (0,290 lb/pulg³) | Material bastante pesado y fuerte. |
Punto de fusión | 1399 – 1421 °C (2550 – 2590 °F) | Soporta altas temperaturas sin derretirse. |
CTE, lineal | 16,6 – 19,5 µm/m-°C (9,22 – 10,8 µin/in-°F) | Se expande moderadamente cuando se calienta. |
Capacidad calorífica específica | 0,500 J/g-°C (0,120 BTU/lb-°F) | Absorbe y retiene el calor moderadamente bien. |
Conductividad térmica | 16,3 W/mK (113 BTU-pulgada/hora-pie²-°F) | Transfiere calor a un ritmo moderado. |
Resistividad eléctrica | 0,0000720 ohmios-cm | No es un buen conductor de electricidad. |
Propiedades magnéticas | <= 1,02 (Recocido, H = 200 Oersted) | Ligeramente magnético después del trabajo en frío. |
*CTE, Lineal se refiere al coeficiente de expansión térmica, lineal.
Propiedades mecánicas
Consulte la siguiente tabla para conocer las principales propiedades mecánicas del acero inoxidable 301:
Condición | Resistencia a la tracción | Límite elástico | Dureza Rockwell | Alargamiento a la rotura | Módulo de Young (laminado longitudinal/transversal) |
Recocido | ≥ 515 MPa (74,7 ksi) | ≥ 205 MPa (29,7 ksi) | 10 HR | ≥ 40% (en 2″ o 50 mm) | 214 GPa / 31,0 msi211 GPa / 30,6 msi |
1/4 Duro | ≥ 862 MPa (125 ksi) | ≥ 517 MPa (75 ksi) | 25HRC | ≥ 25% (en 2″ o 50 mm) | 193 GPa/28,0 msi197 GPa/28,6 msi |
1/2 duro | ≥ 1034 MPa (150 ksi) | ≥ 758 MPa (110 ksi) | 32 HRC | ≥ 18% (en 2″ o 50 mm) | 185 GPa / 26,8 msi186 GPa / 27,0 msi |
3/4 Duro | ≥ 1207 MPa (175,1 ksi) | ≥ 931 MPa (135 ksi) | 37 HRC | ≥ 12% (en 2″ o 50 mm) | 178 GPa/25,8 msi190 GPa/27,6 msi |
Completo duro | ≥ 1276 MPa (185,1 ksi) | ≥ 965 MPa (140 ksi) | 41 CRH | ≥ 9% (en 2″ o 50 mm) | 174 GPa/25,2 msi (tal como se laminó) 196 GPa/28,4 msi (sin estrés) |
Propiedades químicas
Consulte la siguiente tabla para conocer las principales propiedades químicas del acero inoxidable 301:
Propiedad química | Descripción | Rendimiento |
Resistencia a la corrosión | Resistencia a la oxidación ambiental o daños químicos. | Moderado; adecuado para ambientes suaves, menos resistente que 304/316. |
Sensibilidad pH | Estabilidad en entornos de pH variables. | Funciona bien en condiciones de pH neutro/ligeramente ácido; es menos eficaz en condiciones de pH extremos. |
Reactividad | Tendencia a interactuar químicamente con sustancias. | Baja reactividad; mayor en ambientes agresivos en comparación con 316. |
Resistencia a la oxidación | Resistencia a la formación de capas de óxido. | Bueno a temperatura ambiente y elevada; inferior a 304/310. |
Pasivación | Capacidad de formar capas protectoras de óxido. | Se pasiva bien, aunque es menos duradero que el 304/316 en entornos hostiles. |
Combustibilidad | Capacidad de encenderse y quemarse. | Incombustible. |
Inflamabilidad | Probabilidad de mantener la combustión. | Ininflamable. |
Diferencia entre acero inoxidable 301, 302, 304 y 316
Consulte la siguiente tabla para realizar una comparación rápida entre el acero inoxidable 301, 302, 304 y 316:
Propiedad | 301 | 302 | 304 | 316 |
Tipo | Austenítico | Austenítico | Austenítico | Austenítico |
Estructura cristalina | Cúbico centrado en la cara (FCC) | Cúbico centrado en la cara (FCC) | Cúbico centrado en la cara (FCC) | Cúbico centrado en la cara (FCC) |
Composición química | Cromo: 16-18%, Ni: 6-8%, C: ≤0,15% | Cromo: 17-19%, Ni: 8-10%, C: ≤0,15% | Cr: 18-20%, Ni: 8-10,5% | Cr: ≤18%, Mo: ≤3%, Ni: ≤14% |
Resistencia a la corrosión | Bien | Bien | Bien | Excelente, especialmente en ambientes marinos. |
Resistencia a la tracción | 515 MPa (74,7 ksi) | 585 MPa (84,8 ksi) | 505 MPa (73,2 ksi) | 580 MPa (84,1 ksi) |
Límite elástico | 205 MPa (29,7 ksi) | 255 MPa (37,0 ksi) | 215 MPa (31,2 ksi) | 290 MPa (42,1 ksi) |
Dureza Rockwell | 92 HR | 90 HRB | 70 HRB | 79 HRB |
Soldabilidad | Bien | Bien | Excelente | Excelente |
Coste | Bajo | Bajo | Bajo | Mayor que 304 |
Aplicaciones | Muelles, piezas de automoción, arandelas | Equipos químicos, utensilios, procesamiento de alimentos. | Equipamiento alimentario, arquitectura | Entornos marinos, equipos químicos y médicos |
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¿El acero inoxidable 301 es magnético?
Sí, el acero inoxidable 301 es magnético, especialmente después de haber sido trabajado en frío.
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¿El acero inoxidable 301 es de calidad alimentaria?
Sí, el acero inoxidable 301 se puede utilizar en aplicaciones de grado alimenticio, pero es menos común que el acero inoxidable 304 debido a su mayor contenido de carbono, lo que puede hacerlo más propenso a la corrosión en ciertos entornos alimentarios. El 304 generalmente se prefiere para uso alimentario.
¿El acero inoxidable 301 es de grado médico?
El acero inoxidable 301 no suele considerarse de grado médico. Las aplicaciones médicas suelen preferir el acero inoxidable 316 debido a su mayor resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. El 301 se utiliza con más frecuencia en aplicaciones industriales no médicas.
Resumen y más
Este artículo explica brevemente la definición, la composición, las propiedades, el procesamiento, las aplicaciones y otros aspectos importantes del acero inoxidable 301. Para obtener más información sobre el acero inoxidable u otros tipos de acero, consulte nuestro blog o contacte con nuestros expertos en metal.
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