Acero Inoxidable 316N: Definición, composición, propiedades, aplicaciones, procesamiento y más

Entre los distintos tipos de aceros inoxidables, el 316N destaca por sus propiedades mecánicas superiores y su mayor resistencia a las altas temperaturas. Este artículo profundiza en los aspectos detallados del acero inoxidable 316N, abarcando su definición, composición química, propiedades, aplicaciones, métodos de procesado y comparación con otros tipos como el 316 y el 316L.

¿Qué es el acero inoxidable 316N?

El acero inoxidable 316N es un acero inoxidable austenítico que contiene molibdeno y se utiliza principalmente en aplicaciones industriales, de construcción y de transporte. Es fácil de conformar y soldar y tiene una excelente resistencia a la corrosión, pero sufre corrosión superficial en agua de mar caliente. Debido al mayor contenido de nitrógeno, tiene una resistencia a la tracción superior a la del acero inoxidable de grado 316 convencional.

Calidades equivalentes de acero inoxidable 316N

• UNS: S31651
• DIN: 1,4429
• ES: X2CrNiMo17-12-3
• JIS: SUS 316LN

Normas del acero inoxidable 316N

• ASTM A240
• ASTM A276
• EN 10088-2
• JIS G4303

Composición química del acero inoxidable 316N

La composición química del acero inoxidable 316N es la siguiente:

Propiedades del acero inoxidable 316N

Características principales

El acero inoxidable 316N ofrece varias características clave que lo hacen adecuado para una serie de aplicaciones exigentes. 

• Alta resistencia a la tracción: Debido a su contenido en nitrógeno, el 316N presenta una resistencia superior a la del acero inoxidable 316 estándar, especialmente a temperaturas elevadas.

• Buena ductilidad: El 316N mantiene una excelente ductilidad a pesar de su elevada resistencia y es aplicable a una amplia gama de procesos de moldeo.

• Resistencia a la corrosión: Al igual que otros aceros de grado 316, el 316N muestra una excelente resistencia a la corrosión en una amplia variedad de entornos, incluida la exposición a cloruros y agua salada.

• Excelente soldabilidad: Este material puede soldarse con todos los métodos de soldadura habituales y, en la mayoría de los casos, no es necesario el recocido posterior a la soldadura.

• No magnético en estado recocido: El acero inoxidable 316N en estado recocido es amagnético, pero durante el trabajo en frío se vuelve ligeramente magnético.

Propiedades físicas

Las propiedades químicas del acero inoxidable 316N incluyen su respuesta a la corrosión, el calor y otros factores ambientales:

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas del acero inoxidable 316N son cruciales para su comportamiento en entornos sometidos a grandes esfuerzos:

Formas de acero inoxidable 316N

Tras someterse a diversos métodos de transformación, el acero inoxidable 316N está disponible en una amplia gama de formas de producto para adaptarse a diferentes aplicaciones industriales. 

• Placas y chapas: Utilizadas en la construcción, la industria química y la marina por su resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación.

• Tubos y tuberías: Comunes en las industrias petroquímica y farmacéutica para el transporte de sustancias corrosivas. Los tubos soldados y sin soldadura están disponibles en diferentes tamaños.

• Barras y varillas: Utilizadas en la fabricación de componentes mecánicos como elementos de fijación, ejes y soportes estructurales.

• Racores y bridas: A menudo utilizados en sistemas de tuberías, estos componentes están fabricados en acero inoxidable 316N para proporcionar conexiones fuertes y resistentes a la corrosión.

• Bobinas y tiras: Estas formas son ideales para aplicaciones que requieren precisión y consistencia, como en las industrias automotriz, aeroespacial y electrónica.

Aplicación del acero inoxidable 316N

El acero inoxidable 316N se utiliza ampliamente en industrias en las que tanto la solidez como la resistencia a la corrosión son primordiales. 

Procesado químico y petroquímico: El 316N es ideal para su uso en plantas de procesamiento que manipulan sustancias corrosivas como productos químicos, ácidos y sales.

Entornos marinos: Se ha convertido en la opción preferida para aplicaciones marinas por su excelente resistencia a la corrosión del agua de mar.

Procesado de alimentos y bebidas: La resistencia a la corrosión del acero inoxidable 316N también lo hace adecuado para su uso en equipos para la producción de alimentos y bebidas, donde la higiene y la resistencia a los productos de limpieza son importantes.

Industria farmacéutica: El 316N se utiliza en equipos de procesamiento farmacéutico por su resistencia química y facilidad de limpieza.

Intercambiadores de calor: Su elevada conductividad térmica y resistencia mecánica a temperaturas elevadas hacen que el 316N sea perfecto para los intercambiadores de calor.

Componentes arquitectónicos: Para estructuras expuestas a entornos marinos o a la contaminación industrial, el 316N ofrece durabilidad y estética.

Industria aeronáutica: Se utiliza en componentes que requieren alta resistencia y resistencia a la corrosión en la industria aeronáutica.

Ventajas e inconvenientes del acero inoxidable 316N

Ventajas

• Alta resistencia gracias a la adición de nitrógeno
• Excelente resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes clorados
• Buena ductilidad y conformabilidad
• No magnético en estado recocido
• Excelente soldabilidad

Desventajas

• Mayor coste en comparación con otros aceros inoxidables como el 304
• Ligero magnetismo cuando se trabaja en frío
• En determinadas condiciones, como el agua de mar caliente, es más susceptible a la corrosión superficial que el 316L

¿Cuáles son los métodos de procesamiento del acero inoxidable 316N?

Las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y el acabado superficial del acero inoxidable 316N pueden mejorarse mediante técnicas de procesamiento adecuadas, como la soldadura, el tratamiento térmico y el tratamiento superficial.

Formando

El acero inoxidable 316N tiene una excelente conformabilidad y es adecuado para una amplia gama de procesos de fabricación, como el plegado, el laminado y el estampado. El contenido de nitrógeno del 316N ayuda a conservar la ductilidad al tiempo que aumenta su resistencia, lo que permite darle formas complejas sin riesgo de agrietamiento o rotura.

Conformado en frío: Los procesos de conformado en frío, como el laminado o el estirado en frío, pueden utilizarse para aumentar la resistencia y la dureza del 316N. El trabajo en frío aumenta el límite elástico de la aleación al tiempo que introduce un ligero magnetismo en el material. Entre los productos comunes fabricados mediante conformado en frío se incluyen alambres, chapas y varillas.

Conformado en caliente: El conformado en caliente, en el que el material se calienta a alta temperatura (por encima de su punto de recristalización), se utiliza cuando se requiere una deformación significativa. Tras el conformado en caliente, el 316N se suele recocido para recuperar su ductilidad y resistencia a la corrosión originales.

Soldadura

Soldadura es uno de los métodos de procesamiento más comunes para los aceros inoxidables, incluido el 316N. Uno de los beneficios del acero inoxidable 316N es su excelente soldabilidad, lo que le permite unirse mediante todos los métodos de fusión estándar, como la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) y la soldadura por arco metálico protegido (SMAW).

Soldadura por fusión: El 316N puede soldarse sin necesidad de precalentamiento, lo que reduce el riesgo de fisuración térmica. El recocido posterior a la soldadura no suele ser necesario para secciones finas, ya que el 316N presenta una sensibilización mínima (que puede provocar corrosión intergranular) debido a su bajo contenido en carbono. Sin embargo, para secciones más gruesas, puede recomendarse un tratamiento térmico postsoldadura para aliviar las tensiones internas.

Soldadura por láser y haz de electrones: Estas técnicas avanzadas de soldadura también pueden aplicarse al acero inoxidable 316N, especialmente en industrias como la aeroespacial y la de fabricación de automóviles, donde se requiere precisión y una distorsión térmica mínima.

Soldadura por resistencia: Técnicas como la soldadura por puntos y la soldadura por costura se aplican habitualmente a los aceros inoxidables. En la soldadura por resistencia, el calor se produce haciendo pasar una corriente eléctrica a través del material, lo que provoca una fusión localizada en la zona de unión. Este proceso es especialmente eficaz para unir chapas finas de acero inoxidable 316N.

Forja

La forja es otro método de transformación esencial utilizado para dar forma a los productos de acero inoxidable. Para el acero inoxidable 316N, la temperatura de forja suele oscilar entre 1150°C y 1260°C (2100°F y 2300°F).

Forja en matriz abierta: El proceso consiste en calentar el acero a cierta temperatura para hacerlo flexible y luego martillarlo hasta darle la forma deseada. El material se trabaja entre grandes matrices planas, que moldean el metal en formas toscas como palanquillas o barras.

Forja en matriz cerrada: Este proceso, también llamado forja por compresión, se utiliza para crear formas más precisas y complejas, como engranajes, ejes y racores. El metal se coloca en una matriz con la forma del producto final y, al comprimirse, llena la cavidad para adoptar la forma exacta. 

Tras la forja, suele ser necesario el recocido para mejorar la ductilidad del material y restaurar su resistencia a la corrosión.

Endurecimiento

El acero inoxidable 316N no es templable mediante los métodos tradicionales de tratamiento térmico. A diferencia de los aceros inoxidables martensíticos, el 316N no sufre transformaciones de fase que permitan endurecerlo mediante calentamiento y temple.

Sin embargo, los procesos de trabajo en frío, como el laminado o el estirado en frío, pueden aumentar significativamente la dureza y la resistencia del 316N. El trabajo en frío induce el endurecimiento por deformación, lo que aumenta la resistencia a la tracción del material, aunque puede reducir ligeramente su ductilidad. Además, el trabajo en frío puede provocar la formación de un ligero magnetismo en el material, que por lo demás es no magnético en su estado recocido.

Tratamiento térmico

El tratamiento térmico es un paso crucial en la fabricación de acero inoxidable para refinar la microestructura y las propiedades mecánicas del material.

Recocido: Para el acero inoxidable 316N, la temperatura típica de recocido oscila entre 1010 °C y 1120 °C (1850 °F y 2050 °F), seguida de un enfriamiento rápido para restaurar la ductilidad del material y eliminar las tensiones internas causadas por el trabajo en frío. El recocido también mejora la resistencia del acero a la corrosión al disolver los carburos que, de otro modo, podrían provocar corrosión intergranular. En estado recocido, el acero inoxidable 316N es amagnético.

Alivia el estrés: El alivio de tensiones se realiza a temperaturas entre 800°C y 900°C (1470°F y 1650°F) para eliminar las tensiones residuales que pueden afectar negativamente al producto y se aplica normalmente al acero inoxidable 316N después de operaciones de conformado o soldadura pesadas.

Solución Tratamiento: El tratamiento en solución consiste en calentar el acero a altas temperaturas, seguido de un enfriamiento rápido para retener los elementos de aleación en solución. Puede restaurar la resistencia a la corrosión del acero, sobre todo tras su exposición a altas temperaturas durante el procesamiento.

Tratamiento de superficies

Los tratamientos superficiales se aplican al acero inoxidable 316N para mejorar su aspecto estético, aumentar su resistencia a la corrosión o prepararlo para su posterior transformación.

En escabeche: El decapado es un método de tratamiento de superficies utilizado para eliminar las incrustaciones de óxido y las impurezas formadas durante el trabajo en caliente o la soldadura. Consiste en sumergir el material en una solución ácida para limpiar la superficie y restaurar la capa pasiva de óxido de cromo que protege contra la corrosión.

Pasivación: La resistencia a la corrosión del material puede mejorarse aún más mediante el proceso de pasivación, en el que el acero se trata con un ácido oxidante suave, como el ácido nítrico, para reforzar la capa natural de óxido de cromo de la superficie del acero.

Pulido: El pulido mecánico puede aplicarse para mejorar el acabado superficial del acero inoxidable 316N, especialmente en aplicaciones en las que la limpieza es importante, como en la industria alimentaria o farmacéutica. El pulido también mejora la resistencia del acero a la corrosión superficial.

Electropulido: El electropulido elimina una fina capa de material de la superficie del acero inoxidable mediante un proceso electroquímico. Mejora la resistencia a la corrosión, crea una superficie lisa y brillante y elimina pequeñas imperfecciones que podrían albergar bacterias o contaminantes.

¿Cuál es la diferencia entre 316 y 316N?

El acero inoxidable 316N se diferencia de 316 Esto se debe principalmente a la adición de nitrógeno a la aleación. Esta adición aumenta la resistencia a la tracción del 316N, al tiempo que conserva la ductilidad o la resistencia a la corrosión. Como resultado, el 316N se elige a menudo para aplicaciones en las que la resistencia es un factor crítico, especialmente en entornos de alta temperatura.

• Resistencia: El 316N tiene mayor resistencia que el 316 debido a su contenido en nitrógeno.

• Ductilidad: Ambas aleaciones ofrecen buena ductilidad, pero la ventaja de resistencia del 316N le da ventaja en aplicaciones exigentes.

• Resistencia a la corrosión: El 316N se comporta mejor en entornos de alta tensión, aunque ambos materiales presentan una excelente resistencia a la corrosión.

316N frente a 316L

El 316N y el 316L son similares en muchos aspectos, pero tienen diferencias claras:

• Contenido de carbono: El 316L tiene un menor contenido de carbono (≤0,03%) en comparación con el 316N (≤0,08%). Esto hace que el 316L sea más resistente a la sensibilización, lo que resulta beneficioso en aplicaciones de soldadura.

• Resistencia: El 316N ofrece mayor resistencia que el 316L debido a su contenido en nitrógeno.

• Resistencia a la corrosión: El 316L es más resistente a la corrosión intergranular en secciones soldadas, mientras que el 316N ofrece una mayor resistencia global.

¿Es magnético el acero inoxidable 316N?

El acero inoxidable 316N se considera generalmente no magnético en estado recocido; sin embargo, si se somete a un trabajo en frío o a una deformación importantes, puede presentar un ligero magnetismo.

¿Se oxida el acero inoxidable 316N?

Aunque el 316N se considera un "acero inoxidable de calidad marina", su resistencia a la corrosión es limitada en estas duras condiciones. En ambientes cálidos con cloruros, se producirá corrosión por picaduras y grietas por encima de unos 60°C, y agrietamiento por corrosión bajo tensión, que aparecerá como manchas marrones. El ataque químico en ambientes muy ácidos también puede afectarla.

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