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Explicación de la dureza del acero inoxidable y tabla de durezas
- John
Como indicador importante de la capacidad de los materiales, la dureza es crucial para la evaluación del rendimiento y la selección de aplicaciones del acero inoxidable. Explicamos detalladamente el concepto, el método de medición, los factores que influyen, el significado y los métodos para mejorar la dureza del acero inoxidable, y la comparamos con la del acero al carbono para que pueda comprender mejor el acero inoxidable. Por último, se adjunta una tabla de dureza del acero inoxidable como referencia.
¿Cuál es la dureza del acero inoxidable?
La dureza es la capacidad de un material para resistir la deformación local por presión o el rayado. No es inherente al material y se ve afectada por el método y las condiciones de ensayo. Medir la dureza es crucial para evaluar la resistencia al desgaste, el rendimiento de procesamiento y la vida útil del material. En el caso del acero inoxidable, la dureza está directamente relacionada con su ámbito de aplicación y su durabilidad.
¿Cuál es la dureza estándar del acero inoxidable?
La dureza estándar del acero inoxidable varía según el grado:
- Los aceros inoxidables austeníticos (como el 304 y el 316) suelen tener entre 70 y 90 HRB (Rockwell B).
- Los aceros inoxidables martensíticos (como 410 y 420) pueden alcanzar de 40 a 60 HRC (Rockwell C) tras el tratamiento térmico, y pueden ser más duros.
- Los aceros inoxidables ferríticos (como el 430) suelen tener entre 60 y 90 HRB.
Estos valores pueden variar en función de la composición específica de la aleación y de los métodos de transformación.
Método de ensayo de la dureza del acero inoxidable
Dureza Brinell
El ensayo de dureza Brinell es un método de evaluación de la dureza muy utilizado para materiales blandos. Calcula la dureza por el tamaño de la hendidura que deja una bola de acero al presionarla contra el material. Se expresa en HB, y cuanto mayor es el valor, más duro es el material. Sin embargo, debido a su gran indentación, no es adecuado para medir chapas finas o piezas pequeñas.
Dureza Rockwell
El ensayo de dureza Rockwell se utiliza ampliamente para diversos materiales. El indentador de cono de diamante se utiliza para presionar ligeramente la superficie del material, y la profundidad de la indentación se mide para obtener la dureza. Existen escalas HRA, HRB, HRC y otras. La escala HRC se utiliza habitualmente para el acero inoxidable. Cuanto mayor es el valor HRC, más duro es el material.
Dureza Vickers
La dureza Vickers (HV) es una técnica habitual para evaluar la dureza de metales (como el acero inoxidable) y materiales no metálicos. Se utiliza un indentador cónico cuadrado de diamante para aplicar una carga al material, y la dureza se cuantifica midiendo la longitud diagonal de la diminuta indentación. Cuanto más pequeña es la hendidura, más duro es el material. Esta técnica es conocida por su alta precisión, pequeña indentación y buena repetibilidad, pero es necesario asegurarse de que la muestra es plana y las condiciones de ensayo son estables para garantizar resultados precisos.
Dureza Mohs
La dureza Mohs es un método de ensayo de dureza relativa que compara la capacidad del material para resistir el rayado. Se divide en diez niveles, siendo el nivel 1 el más blando, como el talco, y el nivel 10 el más duro, como el diamante. Esta prueba es sencilla pero muy subjetiva y no es adecuada para medir con precisión la dureza de metales como el acero inoxidable.
¿Qué afecta a la dureza del acero inoxidable?
La dureza del acero inoxidable se ve afectada por muchos factores, entre los que destacan la composición química, el proceso de tratamiento térmico, el grado de trabajo en frío y la microestructura.
Composición química
En el acero inoxidable, el contenido de cromo, níquel y molibdeno influye en su dureza y resistencia a la corrosión. Más carbono aumenta la dureza, pero disminuye la resistencia a la corrosión.
Proceso de tratamiento térmico
La microestructura del acero inoxidable puede modificarse mediante métodos de tratamiento térmico como el temple y el revenido, lo que afecta a su dureza. El temple puede aumentar significativamente la dureza del acero inoxidable, pero es fácil que aumente su fragilidad; el revenido puede mejorar la tenacidad del material manteniendo cierta dureza.
Grado de trabajo en frío
El trabajo en frío, como el laminado y el estirado en frío, hará que el acero inoxidable produzca endurecimiento por deformación, es decir, a medida que aumenta la cantidad de deformación, la dureza aumenta gradualmente. Sin embargo, un exceso de trabajo en frío puede hacer que el material se vuelva quebradizo y afectar a sus propiedades.
Microestructura
La microestructura del acero inoxidable, como el tamaño del grano y la composición de las fases, tiene un efecto significativo en su dureza. El refinamiento de los granos y la optimización de la composición de las fases son formas eficaces de mejorar la dureza del acero inoxidable.
La importancia de la dureza del acero inoxidable
La dureza del acero inoxidable tiene una influencia importante en su rendimiento en aplicaciones prácticas. Los materiales con una dureza elevada suelen tener una mayor resistencia al desgaste y a los arañazos, y son adecuados para ocasiones que requieren una gran resistencia al desgaste, como herramientas, cojinetes, moldes, etc. Los aceros inoxidables de menor dureza son más dúctiles y mecanizables, por lo que resultan adecuados para procesos de conformado, como tuberías, recipientes, etc.
La dureza también afecta a la cutting performance del material. Los materiales de alta dureza son propensos al desgaste de la herramienta durante el corte, pero la calidad de la superficie mecanizada es mejor. Para piezas que requieren una mayor precisión de mecanizado, es necesaria una dureza adecuada.
¿Cómo mejorar la dureza del acero inoxidable?
Hay muchas formas de mejorar la dureza del acero inoxidable, entre las que se incluyen principalmente el ajuste de la composición química, la optimización del proceso de tratamiento térmico, el aumento del grado de tratamiento en frío y el uso de la tecnología de tratamiento de superficies.
Ajuste de la composición química
La dureza del acero inoxidable puede mejorarse aumentando el contenido de carbono, añadiendo elementos de aleación (como molibdeno, vanadio, etc.) o utilizando una tecnología de aleación especial. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el aumento del contenido de carbono puede reducir la resistencia a la corrosión del material.
Optimización del proceso de tratamiento térmico
Controlando con precisión parámetros como la temperatura de temple, el tiempo de mantenimiento y la velocidad de enfriamiento, se puede obtener la microestructura y la dureza ideales. Al mismo tiempo, un tratamiento de revenido razonable puede mantener una cierta dureza al tiempo que aumenta la tenacidad del material.
Aumento del grado de tratamiento en frío
Mediante métodos de procesamiento en frío, como el laminado y el estirado en frío, el acero inoxidable se endurece, aumentando así su dureza. Sin embargo, es necesario controlar el volumen de procesamiento para evitar un procesamiento excesivo que provoque la fragilidad del material.
Tecnología de tratamiento de superficies
Tales como el carburizado, la nitruración, el tratamiento de endurecimiento superficial, etc., pueden mejorar significativamente la dureza y la resistencia al desgaste de la superficie del material sin cambiar el rendimiento de la matriz de acero inoxidable.
¿Es el acero inoxidable un acero duro?
El acero inoxidable no siempre es un acero duro. Aunque algunos tipos de acero inoxidable, como el acero inoxidable martensítico, pueden alcanzar una dureza muy elevada con un tratamiento térmico adecuado, la mayoría de los aceros inoxidables, como el acero inoxidable austenítico, suelen tener una dureza menor y se centran más en la resistencia a la corrosión. El acero duro suele referirse al acero con alto contenido en carbono o al acero aleado para herramientas, que tiene una dureza y resistencia mucho mayores que la mayoría de los aceros inoxidables.
Tabla de dureza del acero inoxidable
A continuación se indican los valores típicos de dureza de algunos tipos comunes de acero inoxidable. Tenga en cuenta que los valores específicos de dureza pueden variar debido a los distintos procesos de transformación del material y de tratamiento térmico. Sólo sirven de referencia. En aplicaciones reales, se recomienda determinarlos basándose en los resultados de ensayos de materiales específicos.
| Grado | Dureza Brinell (HB) | Dureza Rockwell (HRB/HRC) | Dureza Vickers (HV) |
| 304 | 123 | 70 HRB | 129 |
| 304L | 123 | 70 HRB | 129 |
| 316 | 123 | 70 HRB | 129 |
| 316L | 123 | 70 HRB | 129 |
| 317L | 146 | 80 HRB | 152 |
| 321 | 123 | 70 HRB | 129 |
| 347 | 123 | 70 HRB | 129 |
| 405 | 183 | 88 HRB | 190 |
| 410 | 217 | 95 HRB / 22 HRC | 229 |
| 416 | 262 | 28 HRC | 275 |
| 420 | 248 | 96 HRB / 50 HRC | 255 |
| 430 | 183 | 88 HRB | 190 |
| 440C | 285 | 29 HRC / 58 HRC | 296 |
| 17-4PH | 353 | 37 HRC | 372 |
| 2205 | 293 | 31 HRC | 304 |
| 2507 | 277 | 28 HRC | 290 |
| S32750 | 293 | 31 HRC | 304 |
Dureza del acero inoxidable frente al acero al carbono
El acero inoxidable y el acero al carbono presentan ciertas diferencias de dureza, derivadas principalmente de su distinta composición química y microestructura.
Composición química: El acero al carbono se compone principalmente de hierro y carbono y puede contener algunos elementos de aleación para mejorar sus propiedades. Además de hierro y carbono, el acero inoxidable también añade elementos de aleación como cromo y níquel, que influyen notablemente en la resistencia a la corrosión y la dureza del acero inoxidable.
Rango de dureza: Los aceros al carbono tienen una amplia gama de durezas, de baja a alta. Los aceros inoxidables tienen durezas variables, de baja para la austenita a alta para la martensita y el endurecimiento por precipitación.
Campo de aplicación: Debido a su excelente resistencia a la corrosión y a sus buenas propiedades mecánicas, el acero inoxidable se ha utilizado mucho en ocasiones en las que hay que tener en cuenta al mismo tiempo la resistencia a la corrosión y la dureza (como equipos químicos, maquinaria de procesamiento de alimentos, etc.). El acero al carbono es más común en situaciones en las que la resistencia a la corrosión no es una preocupación especial (como estructuras de edificios, puentes, etc.) debido a su bajo coste y buen rendimiento de procesamiento.
Dureza del acero inoxidable frente al aluminio
Aluminio: Normalmente más blando que el acero inoxidable, con valores de dureza que dependen de la aleación. Por ejemplo, aleaciones comunes como la 6061 tienen una dureza de alrededor de 1,5 mm. 60 a 70 HRBmientras que las aleaciones más duras, como la 7075, pueden alcanzar alrededor del 90 HRB.
Acero inoxidable: Generalmente tiene mayor dureza que el aluminio. Los grados comunes como 304 y 316 suelen oscilar entre 70 a 90 HRB (Rockwell B) en su estado recocido, mientras que los grados martensíticos como 420 y 440C pueden alcanzar 50 a 65 HRC (Rockwell C) después del tratamiento térmico.
¿Cuál es la dureza del acero inoxidable 316?
La dureza de Acero inoxidable 316 typically ranges from 70 to 90 HRB (Rockwell B) in its annealed condition. When subjected to cold working or other processes, its hardness can increase, reaching about 30 to 40 HRC (Rockwell C). The exact hardness can vary based on specific processing methods and the material’s condition.
¿Cuál es la dureza del acero inoxidable 304?
La dureza de Acero inoxidable 304 typically ranges from 70 to 90 HRB (Rockwell B) in its annealed condition. Similar to 316 stainless steel, if 304 stainless steel undergoes cold working or other processes, its hardness can increase, potentially reaching about 30 to 40 HRC (Rockwell C). The exact hardness can vary based on specific processing methods and conditions.
¿Cuál es la dureza del acero inoxidable 18-8?
La dureza del acero inoxidable 304, también conocido como acero inoxidable 18-8 debido a su composición de aproximadamente 18% de cromo y 8% de níquel, suele oscilar entre 70 y 90 HRB (Rockwell B) en su estado recocido. Si se trabaja en frío, la dureza puede aumentar hasta aproximadamente 30 a 40 HRC (Rockwell C). La dureza específica puede variar en función de los métodos de procesamiento y del estado del material.
¿Cuál es la dureza del acero inoxidable 420?
La dureza de Acero inoxidable 420 Por lo general varía entre 50 a 60 HRC (Rockwell C) después del tratamiento térmico. En su estado recocido, suele tener una dureza de alrededor de 30 a 40 HRC. La dureza exacta puede variar en función de los métodos específicos de procesamiento y tratamiento térmico.
¿Cuál es el grado más duro de acero inoxidable?
El grado más duro de acero inoxidable suele considerarse 440CEs un acero inoxidable martensítico. Puede alcanzar una dureza de entre 58 y 62 HRC (Rockwell C) tras un tratamiento térmico adecuado. Otros tipos de acero inoxidable duro son 420 y AISI 630pero el 440C se reconoce normalmente por su mayor dureza y resistencia al desgaste, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como cuchillos y otras herramientas de corte.
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