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Acero inoxidable 321: definición, composición, propiedades, procesamiento, aplicaciones y más
- John
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Descripción general del acero inoxidable 321
El acero inoxidable 321 (UNS S32100) es un Serie 300 estabilizado con titanio acero inoxidable austenítico, compuesto principalmente de 17 – 19 % cromo, 9 – 12 % níquel y ≤0,71 TP3T titanio (al menos 5 veces el contenido de carbono), con una resistencia a la corrosión similar al grado 304. Cumple con estándares como ASTM A240 y EN 10088-2 y es equivalente a 1.4541 (EN) y SUS 321 (JIS).
El grado 321 ofrece una excelente resistencia a la oxidación y la formación de incrustaciones a altas temperaturas y mantiene una buena soldabilidad y conformabilidad sin recocido posterior a la soldadura. Se utiliza ampliamente en aplicaciones de alta temperatura, como escapes de aeronaves, piezas de hornos e intercambiadores de calor. Para un rendimiento a temperaturas más extremas, se recomienda el grado 321H.
Aplicaciones típicas del acero inoxidable 321
| Industria | Aplicación |
| Aeroespacial | Sistemas de escape, cámaras de combustión, piezas de motor, protectores térmicos. |
| Procesado químico | Intercambiadores de calor, recipientes a presión, sistemas de tuberías, piezas de reactores |
| Generación de energía | Tubos de calderas, tubos de sobrecalentadores, intercambiadores de calor, turbinas de gas |
| Petroquímica | Tuberías de refinería, craqueadores catalíticos, componentes de hornos, tubos de reactores |
| Automoción | Colectores de escape, silenciadores, convertidores catalíticos, componentes del turbocompresor |
| Equipos de tratamiento térmico | Componentes de hornos, tapas de recocido, vainas de termopares, retortas |
| Petróleo y gas | Tuberías de fondo de pozo, chimeneas de quema, sistemas de tuberías, intercambiadores de calor |
| Procesado de alimentos | Intercambiadores de calor, sistemas de tuberías, esterilizadores, evaporadores. |
Ventajas y desventajas del acero inoxidable 321
A continuación se presentan las ventajas y beneficios del acero inoxidable 321 (clasificados por importancia):
- Excelente resistencia a la corrosión, particularmente en ambientes de alta temperatura.
- Gran estabilidad frente a la corrosión intergranular gracias a la estabilización del titanio.
- Buena resistencia a la oxidación hasta 870°C.
- Alta resistencia y durabilidad incluso en condiciones de alta temperatura.
- Se suelda y se moldea fácilmente, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones.
A continuación se presentan las desventajas y limitaciones del acero inoxidable 321 (clasificadas por importancia):
- Más caro que el acero inoxidable 304, lo que limita su rentabilidad en algunos proyectos.
- No es tan resistente como el acero inoxidable 316 en entornos altamente corrosivos.
- Disponibilidad limitada en comparación con los grados más comunes como 304 y 316.
- Puede ser más difícil de mecanizar que otros aceros inoxidables.
- Requiere una manipulación cuidadosa en entornos criogénicos debido a su reducida tenacidad.
Grados equivalentes de acero inoxidable 321
| País/Región | Norma/Especificación | Grado equivalente |
| China | GB/T 20878, GB 4234 | 0Cr18Ni10Ti, 1Cr18Ni11Ti, H0Cr20Ni10Ti |
| EE.UU. | ASTM A240, ASME SA240 | 321 |
| UE | EN 10088-2 | X6CrNiTi18-10 (1,4541) |
| Alemania | Normas DIN 17440, DIN EN 10088-2 | X10CrNiTi18-9, X6CrNiTi18-10 |
| Rusia | GOST 5632 | 08KH18N10T, 08KH18N12T, 12KH18N10T |
| Japón | Normas JIS G4304 y JIS G4303 | SUS321 |
| Inglaterra | BS 1449, BS EN 10088-2 | 321S31 |
Resistencia al calor y a la corrosión del acero inoxidable 321
Resistencia al calor
El acero inoxidable 321 ofrece una buena resistencia a la oxidación en uso intermitente hasta 900 °C y en uso continuo hasta 925 °C. También se destaca en ciclos térmicos, lo que lo hace adecuado para calentamiento y enfriamiento repetidos. Un tratamiento térmico adecuado puede mejorar aún más su resistencia al calor y la oxidación. El 321H proporciona mayor resistencia a altas temperaturas, lo que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones estructurales de alta temperatura.
Resistencia a la corrosión
El acero inoxidable 321 ofrece una buena resistencia a la corrosión, similar al grado 304 en estado recocido. Tiene un mejor rendimiento en aplicaciones de alta temperatura, especialmente entre 425 °C y 900 °C, donde otros grados pueden fallar sin un recocido posterior a la soldadura.
Sin embargo, es vulnerable a la corrosión por picaduras y grietas en entornos con cloruros cálidos. Además, puede sufrir corrosión bajo tensión a temperaturas superiores a 60 °C. El 321 tiene un buen rendimiento en agua potable con hasta 200 mg/L de cloruros a temperatura ambiente, pero su resistencia disminuye ligeramente a 150 mg/L de cloruros a 60 °C.
Procesamiento de acero inoxidable 321
Formando
El acero inoxidable 321 ofrece una buena formabilidad y se puede moldear fácilmente mediante métodos estándar como doblado, estirado y prensado. Es menos propenso al endurecimiento por deformación en comparación con otros grados austeníticos, pero aún puede producirse un endurecimiento por deformación moderado durante el conformado en frío. Puede ser necesario un recocido intermedio para formas más complejas o una deformación extensa. Se recomienda el recocido posterior al conformado para aliviar la tensión y restaurar la resistencia total a la corrosión, especialmente después de un trabajo en frío intenso.
Soldadura
El acero inoxidable 321 se puede soldar fácilmente utilizando cualquier método de soldadura por fusión estándar, ya sea que se utilicen metales de relleno o no. La soldadura del acero inoxidable 321 requiere atención a su estabilización de titanio para evitar la precipitación de carburo. Utilice materiales de relleno 347 para una mejor resistencia a la corrosión. El precalentamiento generalmente no es necesario, pero un enfriamiento lento puede minimizar la tensión. El tratamiento térmico posterior a la soldadura generalmente no es necesario a menos que se requiera un alivio de tensión específico. El material resiste el agrietamiento durante la soldadura, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
Mecanizado
El acero inoxidable 321 ofrece una maquinabilidad moderada en comparación con otros aceros inoxidables austeníticos. Es un poco más difícil de mecanizar que el 304 debido a su contenido de titanio, que mejora el rendimiento a alta temperatura pero reduce la maquinabilidad. Las velocidades de corte deben reducirse en aproximadamente 20% en comparación con el 304 para evitar un desgaste excesivo de la herramienta. La lubricación y el enfriamiento adecuados son esenciales para controlar el calor y minimizar el endurecimiento por deformación, que puede ocurrir durante el corte. Se recomiendan herramientas de carburo para mejorar la vida útil de la herramienta, y las velocidades de avance más lentas pueden mejorar el acabado de la superficie al tiempo que se mantiene la precisión.
Tratamiento térmico
El acero inoxidable 321 no se puede endurecer mediante tratamiento térmico. Los procesos de tratamiento térmico implican los siguientes pasos:
- Tratamiento de solución (recocido de solución):
- Temperatura:950-1120 °C
- Proceso:Enfriamiento rápido (agua o aire)
- Propósito:Maximiza la resistencia a la corrosión.
- Tratamiento estabilizador:
- Temperatura:870-900°C
- Proceso:Enfriar al aire 1 hora por cada 25 mm de espesor.
- Propósito:Recomendado para condiciones de servicio severas (por encima de 425 °C) o cuando se recoce en el rango de temperatura superior para mejorar la estabilidad.
- Alivio del estrés:
- Temperatura:700°C
- Proceso: Aire frío de 1 a 2 horas
- Propósito:Alivia las tensiones internas sin afectar significativamente la resistencia a la corrosión.
Composición química del acero inoxidable 321
Consulte la siguiente tabla para conocer la composición química del acero inoxidable 321:
| Elemento | Carbono, C | Cromo, Cr | Hierro, Fe | Manganeso, Mn | Níquel, Ni | Nitrógeno, N | Fósforo, P | Silicio, Si | Azufre, S | Titanio, Ti |
| wt% | ≤ 0.080 | 17 – 19 | Saldo | ≤ 2.0 | 9 – 12 | ≤ 0.10 | ≤ 0.045 | ≤ 0.75 | ≤ 0.030 | ≤ 0,70 |
Propiedades del acero inoxidable 321
Aquí hay tres razones principales que hacen que el acero inoxidable 321 sea único:
- Resistencia a altas temperaturas debido a la presencia de titanio.
- Excelente resistencia a la corrosión, especialmente a la corrosión intergranular.
- Buena soldabilidad y formabilidad, lo que lo hace versátil para diversas aplicaciones industriales.
Propiedades físicas
Consulte la siguiente tabla para conocer las principales propiedades físicas del acero inoxidable 321:
| Propiedad | Valor típico (métrico/imperial) | Rendimiento |
| Densidad | 9,01 g/cc (0,326 lb/pulg³) | Material pesado, que proporciona resistencia y durabilidad. |
| Punto de fusión | 1371 – 1399 °C (2500 – 2550 °F) | Puede soportar temperaturas muy altas sin derretirse. |
| CTE, lineal (0 – 100 °C) | 16,6 µm/m-°C (9,22 µin/in-°F) | Se expande moderadamente cuando se calienta, bueno para cambios regulares de temperatura. |
| CTE, lineal (≤ 871 °C) | 20,2 µm/m-°C (11,2 µin/in-°F) | Se expande más a temperaturas más altas, aún es manejable. |
| Capacidad calorífica específica | 0,500 J/g-°C (0,120 BTU/lb-°F) | Absorbe bien el calor, ideal para aplicaciones térmicas. |
| Conductividad térmica (100°C) | 16,0 W/mK (111 BTU-pulgada/hora-pie²-°F) | Transfiere el calor moderadamente, adecuado para entornos de bajo calor. |
| Conductividad térmica (500 °C) | 22,0 W/mK (153 BTU-pulgada/hora-pie²-°F) | Transfiere calor de manera más eficiente a temperaturas más altas. |
| Resistividad eléctrica | 0,0000720 ohmios-cm | Resiste el flujo eléctrico, no es bueno para conducir electricidad. |
| Permeabilidad magnética | ≤ 1,02 | Prácticamente no magnético, no se sentirá atraído por los imanes. |
*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 321:
| Propiedad | Valor (métrico/imperial) | Rendimiento |
| Resistencia a la tracción | 621 MPa (90,1 ksi) | Moderado; ligeramente más alto que los grados austeníticos comunes como 304 (515 MPa), adecuado para aplicaciones de mayor resistencia. |
| Límite elástico | 276 MPa (40,0 ksi) | Inferior a los aceros inoxidables dúplex (por ejemplo, 2205, 450 MPa), pero aún adecuado para aplicaciones de tensión moderada. |
| Dureza Rockwell | 80 HRB | Medio; más alto que el acero con bajo contenido de carbono, pero más blando que los aceros inoxidables martensíticos como el 440C (~60 HRC), lo que lo hace más fácil de mecanizar y formar. |
| Alargamiento a la rotura | 45% (en 2 pulgadas) | Muy alta; excelente ductilidad, ideal para conformación y soldadura, superando ampliamente el alargamiento de los grados de acero más duros. |
| Módulo de Young | 193 GPa (28,0 msi) | Rigidez estándar; similar a otros aceros inoxidables austeníticos, ofreciendo buena resistencia a la deformación. |
Propiedades químicas
Consulte la siguiente tabla para conocer las principales propiedades químicas del acero inoxidable 321:
| Propiedad química | Descripción | Rendimiento |
| Resistencia a la corrosión | Capacidad de resistir la corrosión en diversos entornos. | Superior al 304, especialmente en ambientes oxidantes a altas temperaturas. |
| Sensibilidad pH | Sensibilidad a ambientes ácidos o básicos. | Estable entre pH 4-9, menos adecuado para ambientes altamente ácidos como el ácido clorhídrico. |
| Reactividad | Tendencia a participar en reacciones químicas. | Menos reactivo que el acero al carbono, pero más que el acero inoxidable altamente aleado como el 316. |
| Resistencia a la oxidación | Resistencia a la oxidación en ambientes de alta temperatura. | Mejor que el 304; soporta hasta 870 °C (1600 °F), mucho mejor que el acero al carbono. |
| Pasivación | Formación de una capa protectora de óxido para evitar la corrosión. | Fuerte, comparable al 304, pero mejorado por la estabilización de titanio. |
| Combustibilidad | La capacidad de incendiarse cuando se expone a una fuente de calor. | Incombustible |
| Inflamabilidad | La facilidad con la que el material puede encenderse. | No inflamable |
Diferencia entre acero inoxidable 321, 309 y 310
Consulte la siguiente tabla para realizar una comparación rápida entre el acero inoxidable 321, 309 y 310:
| Propiedad | 321 | 309 | 310 |
| Tipo | Austenítico | Austenítico | Austenítico |
| Estructura cristalina | FCC (Cúbico Centrado en la Cara) | FCC (Cúbico Centrado en la Cara) | FCC (Cúbico Centrado en la Cara) |
| Composición química | C ≤ 0,08%, Cr 17-19%, Ni 9-12% | C ≤ 0,20%, Cr 23%, Ni 14% | C ≤ 0,25%, Cr 24-26%, Ni 19-22% |
| Resistencia a la corrosión | Bien | Mejor | Mejor |
| Resistencia a la tracción | 620 MPa (89,9 ksi) | 620 MPa (89,9 ksi) | 620 MPa (89,9 ksi) |
| Límite elástico | 240 MPa (34,8 ksi) | 310 MPa (45 ksi) | 310 MPa (45 ksi) |
| Dureza | 80 HRB | 85 HRB | 85 HRB |
| Soldabilidad | Bien | Bien | Bien |
| Coste | Moderado | Más alto | Más alto |
| Aplicaciones | Colectores de escape de aeronaves, procesamiento químico | Piezas de hornos, intercambiadores de calor, revestimientos de hornos | Equipos de tratamiento térmico, piezas de refinería de petróleo |
Diferencia entre acero inoxidable 321, 304 y 316
Consulte la siguiente tabla para realizar una comparación rápida entre el acero inoxidable 321, 304 y 316:
| Propiedad | 321 | 304 | 316 |
| Tipo | Austenítico | Austenítico | Austenítico |
| Estructura cristalina | FCC (Cúbico Centrado en la Cara) | FCC (Cúbico Centrado en la Cara) | FCC (Cúbico Centrado en la Cara) |
| Composición química | Cr: 17-19%, Ni: 9-12%, Ti: ≤ 0,70% | Cr: 18-20%, Ni: 8-10,5% | Cr: ≤18%, Mo: ≤3%, Ni: ≤14% |
| Resistencia a la corrosión | Bueno, especialmente a altas temperaturas. | Bueno, pero susceptible al cloruro. | Excelente en ambientes cloruro y marinos. |
| Resistencia a la tracción | 620 MPa (89,9 ksi) | 505 MPa (73,2 ksi) | 580 MPa (84,1 ksi) |
| Límite elástico | 240 MPa (34,8 ksi) | 215 MPa (31,2 ksi) | 290 MPa (42,1 ksi) |
| Dureza | 80 HRB | 70 HRB | 79 HRB |
| Soldabilidad | Bien | Excelente | Bien |
| Coste | Alta | Bajo | Mayor que 304 pero menor que 321 |
| Aplicaciones | Colectores de escape de aeronaves, procesamiento químico | Equipamiento alimentario, arquitectura | Entornos marinos, equipos químicos y médicos |
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El acero inoxidable 321 es altamente resistente al óxido, especialmente en entornos de alta temperatura, pero aún puede corroerse en condiciones extremas, como la exposición a productos químicos agresivos o al agua salada.
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¿El acero inoxidable 321 es magnético?
El acero inoxidable 321 generalmente no es magnético en su estado recocido, pero puede volverse ligeramente magnético después del trabajo en frío.
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¿El acero inoxidable 321 es seguro para los alimentos?
Sí, el acero inoxidable 321 es apto para uso alimentario. Tiene una excelente resistencia a la corrosión y se puede utilizar en equipos de procesamiento de alimentos, especialmente en entornos de alta temperatura.
¿Se puede soldar acero inoxidable 304 con acero inoxidable 321?
Sí, puedes soldar acero inoxidable 304 con acero inoxidable 321. Sin embargo, se recomienda utilizar un material de relleno como acero inoxidable 347 para mantener la estabilidad a altas temperaturas.
¿Cuál es la diferencia entre el acero inoxidable 321 y 321H?
La principal diferencia entre el acero inoxidable 321 y 321H es el contenido de carbono. El 321H tiene un mayor contenido de carbono, lo que mejora su resistencia a altas temperaturas en comparación con el 321.
Resumen y más
Este artículo explica brevemente la definición, la composición, las propiedades, el procesamiento, las aplicaciones y otros aspectos importantes del acero inoxidable 321. 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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