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Guía del acero inoxidable 422: propiedades, tratamiento térmico y aplicaciones industriales
- John
El acero inoxidable 422 es un material especial conocido por su resistencia y resistencia al calor. Se utiliza habitualmente en industrias como la aeronáutica y la de turbinas, donde las piezas se enfrentan a temperaturas y tensiones extremas.
En este artículo se explicará qué es el acero inoxidable 422, su composición y sus propiedades. También se aprenderán sus ventajas, desventajas y aplicaciones más comunes.
¿Qué es el acero inoxidable 422?
El acero inoxidable 422 es una aleación formada por cromo 12%, junto con elementos como molibdeno y vanadio, y la porción restante es hierro. Forma parte de la categoría de aceros inoxidables martensíticos, conocidos por su gran resistencia y resistencia al calor. Suele emplearse en industrias como la aeroespacial y la de generación de energía, especialmente en componentes de turbinas.
Equivalentes del acero inoxidable 422
El acero inoxidable 422 se conoce por varias designaciones estándar y grados equivalentes en diferentes regiones y estándares.
Estándar
- Norma UNS S42200
- ASTM A276, A493
- ASTM A276, A493
- AMS5655
Calificaciones equivalentes
- ES X20CrMoV12-1
- DIN 1.4935
Composición química del acero inoxidable 422
| Elemento | Fe | C | Cr | Mo | V | Ni | Mn | Si | P | S |
| Contenido | Saldo | 0,20–0,25 | 11.50–13.50 | 0,90–1,25 | 0,20–0,30 | 0.50-1.00 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.025 | ≤0.025 |
Propiedades del acero inoxidable 422
Propiedades físicas del acero inoxidable 422
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
| Densidad | 7,75 g/cm³ | 0,280 lb/pulg³ |
| Punto de fusión | 1450–1510 °C | 2642–2750 °F |
| Conductividad térmica | 24,9 W/m-K | 14,4 BTU·pulgada/hora·pie²·°F |
| Expansión térmica | 10,3 µm/m·K | 5,72 × 10⁻⁶ pulg/pulg·°F |
| Conductividad eléctrica | 1,4 × 10⁶ S/m | Aproximadamente 2,41 TP3T IACS |
| Propiedades magnéticas | Magnético | Magnético |
Propiedades mecánicas del acero inoxidable 422
| Propiedad | Valor típico |
| Resistencia a la tracción | 515 MPa (75 ksi) |
| Límite elástico | 205 MPa (30 ksi) |
| Dureza Brinell | 201 HB |
| Dureza Rockwell | ≤ 20HRC |
| Dureza Vickers | 200 HV |
| Alargamiento | 40% |
| Módulo elástico | 193 GPa (28 × 10⁶ psi) |
Propiedades químicas del acero inoxidable 422
- Resistencia al calor
Este acero tiene un buen rendimiento en entornos de alta temperatura, soportando temperaturas de hasta 650 °C. Esto se debe a su composición específica, que incluye elementos como cromo, molibdeno y vanadio. Estos elementos ayudan al material a resistir el ablandamiento o debilitamiento cuando se expone a un calor extremo.
- Tratable térmicamente
Este material se puede reforzar mediante procesos de tratamiento térmico. El tratamiento térmico permite que el acero sea aún más resistente y duradero, haciéndolo adecuado para piezas que deben soportar altas cargas mecánicas.
Diferentes formas de acero inoxidable 422
El acero inoxidable 422 está disponible en una variedad de formas para satisfacer diferentes necesidades industriales. A continuación, se muestran las formas más comunes.
Barras y varillas
El acero inoxidable 422 se produce a menudo en formas cilíndricas sólidas.
Hojas y placas
Las láminas son piezas delgadas y planas de acero, mientras que las placas son más gruesas y resistentes.
Tubos y tuberías
Los tubos y tuberías de acero inoxidable 422 son cilindros huecos que varían en diámetro y espesor de pared.
Forjados
Las piezas forjadas son piezas de acero inoxidable 422 que se han moldeado mediante presión o martilleo, generalmente en caliente.
Alambre
El acero inoxidable 422 también se puede estirar en forma de alambre, desde hebras delgadas y flexibles hasta formas más gruesas y rígidas.
Bridas
Las bridas son componentes circulares que se utilizan para conectar tuberías o piezas mecánicas.
Aplicaciones del acero inoxidable 422
Álabes de turbina
Se utiliza en turbinas de gas y vapor donde se necesita alta resistencia y resistencia al calor.
Piezas de motor aeroespacial
Se utiliza comúnmente en componentes de motores como ejes y discos que deben soportar altas temperaturas y tensiones.
Elementos de fijación de alta temperatura
Ideal para pernos, tornillos y otros sujetadores en entornos cálidos donde la durabilidad es fundamental.
Equipos para plantas de energía
Se utiliza en calderas, válvulas y otros equipos de alta temperatura en sistemas de generación de energía.
Componentes de turbinas de gas
Se encuentra en componentes de turbinas de gas industriales debido a su capacidad para resistir el calor y el estrés mecánico.
¿Cuáles son las ventajas del acero inoxidable 422?
Alta resistencia
El acero inoxidable 422 es conocido por su excelente resistencia, especialmente después del tratamiento térmico. El alto contenido de cromo ayuda a mejorar su resistencia y durabilidad. Esto lo hace ideal para aplicaciones que necesitan soportar altas tensiones.
Buenas propiedades de fluencia y ruptura por tensión
El acero inoxidable 422 mantiene sus propiedades mecánicas durante largos períodos, incluso en condiciones de gran tensión a temperaturas elevadas. Por este motivo, se utiliza a menudo en turbinas y otras máquinas que funcionan en condiciones de calor y tensión constantes.
Buena resistencia a la fatiga
El acero inoxidable 422 tiene un buen rendimiento en aplicaciones en las que los materiales están sujetos a tensiones repetidas o cíclicas. Esto es importante para los componentes que experimentan cambios frecuentes de temperatura y carga.
Formas versátiles
El acero inoxidable 422 está disponible en muchas formas, incluidas barras, varillas, láminas, placas y piezas forjadas. Esta versatilidad lo hace adaptable a diferentes procesos de fabricación y aplicaciones.
¿Cuáles son las desventajas del acero inoxidable 422?
Estas son las principales desventajas y limitaciones del acero inoxidable 422:
Menor resistencia a la corrosión
El acero inoxidable 422 es menos resistente a la corrosión en comparación con los aceros inoxidables austeníticos como el 304 o el 316. No es ideal para su uso en entornos altamente corrosivos o marinos.
Fragilidad en determinadas condiciones
Si no se trata térmicamente de forma adecuada, el acero inoxidable 422 puede volverse quebradizo, lo que lo hace más propenso a agrietarse bajo tensión, especialmente en entornos de baja temperatura.
Maquinabilidad difícil
Una vez endurecido, el acero inoxidable 422 se vuelve difícil de mecanizar. Se necesitan herramientas y técnicas especiales para cortarlo o darle forma, lo que puede aumentar los costos de fabricación.
Soldabilidad limitada
Debido a su alto contenido de carbono, el acero inoxidable 422 es más difícil de soldar en comparación con otros grados. Para recuperar sus propiedades, a menudo se realiza un tratamiento térmico posterior a la soldadura, lo que agrega complejidad a la fabricación.
Alto costo
Debido a sus elementos de aleación y procesos de fabricación específicos, el acero inoxidable 422 es más caro que los aceros inoxidables comunes como el 304 o el 430.
Los métodos de procesamiento del acero inoxidable 422
Forja
El primer paso para dar forma al acero inoxidable 422 es el forjado. Para el forjado, se calienta a una temperatura de entre 1900 y 2150 °F (1040 y 1175 °C) y luego se lo debe enfriar lentamente hasta alcanzar la temperatura ambiente. El forjado refina la estructura del grano y prepara el material para su posterior procesamiento.
Trabajo en caliente
Si se requiere un moldeado adicional, se realiza un trabajo en caliente después del forjado. El acero se vuelve a calentar a 2100-2150 °F (1149-1177 °C). Durante esta etapa, el material puede moldearse en formas específicas manteniendo al mismo tiempo sus propiedades mecánicas.
Trabajo en frío (si es necesario)
Se puede realizar un trabajo en frío menor para realizar pequeños ajustes en la forma o el acabado de la superficie. Este paso generalmente se realiza después del trabajo en caliente, pero es limitado porque el acero inoxidable 422 no suele trabajarse en frío.
Cualquier trabajo en frío suele ir seguido de un recocido para aliviar la tensión.
Tratamiento térmico
Recocido
- El material se calienta a 1350-1430 °F (730-780 °C) y se mantiene así durante varias horas, luego se enfría con aire. Este proceso ablanda el material, mejora la maquinabilidad y refina la estructura del grano.
- El recocido ayuda a lograr una estructura martensítica, que proporciona un buen equilibrio entre resistencia y tenacidad.
Endurecimiento
- Para endurecer el acero inoxidable 422, se lo calienta a 1900 °F (1040 °C), se lo deja en remojo durante un tiempo y luego se lo enfría en aceite o aire. Este proceso transforma el acero en una estructura martensítica, lo que aumenta la dureza y la resistencia a la tracción.
- A veces, se utiliza un método de temple martensítico para evitar la distorsión en piezas complejas, que implica el temple a temperaturas justo por encima del punto de inicio de la martensita.
Templado
- Recalentamiento del material a una temperatura entre 1100 °F y 1400 °F (590 °C a 760 °C) después de que se haya endurecido. El acero se mantiene a esta temperatura para reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad. Después, se enfría a temperatura ambiente.
- Las temperaturas de templado más bajas dan como resultado una mayor dureza, mientras que las temperaturas más altas mejoran la tenacidad a expensas de cierta dureza.
Aliviar el estrés
- Este proceso implica calentar el acero a una temperatura moderada, generalmente alrededor de 1100 °F (590 °C), para aliviar las tensiones internas que pueden haberse desarrollado durante el mecanizado u otros procesos de fabricación.
- Garantiza la estabilidad dimensional y ayuda a prevenir el agrietamiento durante el procesamiento posterior.
Mecanizado
El mecanizado se realiza después del tratamiento térmico. El acero inoxidable 422 se puede mecanizar utilizando herramientas de cobalto de alta velocidad y controles cuidadosos para evitar el desgaste de la herramienta. El mecanizado se realiza mejor en estado recocido o después de tratamientos de ablandamiento.
Soldadura
Soldadura is one of the last steps due to the risk of altering the steel’s mechanical properties. It requires preheating to 1100-1400°F (590-760°C) to prevent cracking and post-weld heat treatment is needed to restore strength and relieve stress.
¿Cuál es la dureza del AISI 422?
La dureza del acero inoxidable AISI 422 es típicamente Rockwell C 21 a 25 cuando está recocido. Después del temple y revenido, puede alcanzar Rockwell C 35 a 45, dependiendo del tratamiento térmico.
¿Cómo se compara el acero inoxidable 422 con el acero inoxidable 304?
El acero inoxidable 422 ofrece mayor resistencia y mejor resistencia al calor en comparación con Acero inoxidable 304 pero tiene menor resistencia a la corrosión, lo que lo hace más adecuado para entornos de alto estrés y alta temperatura.
¿Cuál es la temperatura máxima de funcionamiento del acero inoxidable 422?
El acero inoxidable 422 puede soportar un funcionamiento continuo a temperaturas de hasta 1200 °F (650 °C).
Resumen
El acero inoxidable 422 es una aleación resistente al calor y de alta resistencia que se utiliza comúnmente en entornos exigentes como el aeroespacial y la generación de energía. Este acero se utiliza a menudo en componentes de turbinas, sujetadores y piezas de motor debido a su capacidad para funcionar bajo tensión.
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