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Acero inoxidable austenítico: definición, composición, propiedades, grados, aplicaciones y más
- John
¿Qué es el acero inoxidable austenítico?
El acero inoxidable austenítico es una de las cinco clases principales de acero inoxidable definidas por una estructura cristalina con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC), compuesta principalmente de cromo 15-32% y níquel 8-37%, con un equilibrio de otros elementos como manganeso y nitrógeno. El acero inoxidable austenítico tiene una excelente resistencia a la corrosión y formabilidad, alta tenacidad y ductilidad, y no es magnético. Los grados comunes incluyen 304, 316 y 310. El acero inoxidable austenítico se usa ampliamente en las industrias alimentaria, química y médica.
Estructura cristalina del acero inoxidable austenítico
El acero inoxidable austenítico tiene una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC). Es un tipo de disposición cristalina. Imagine un cubo con un átomo en cada una de sus ocho esquinas y un átomo adicional en el centro de cada cara. Esta disposición es muy compacta, con átomos ubicados muy cerca unos de otros, lo que hace que el material sea más estable y menos propenso a romperse cuando se deforma.
Esta estructura otorga al acero inoxidable austenítico:
- Alta plasticidad, tenacidad y ductilidad.
- Buenas propiedades mecánicas a altas y bajas temperaturas.
- Fuerte resistencia a la corrosión y a la oxidación.
- Propiedades no magnéticas
¿Cómo se forma la estructura austéntica en el acero inoxidable?
Los aceros inoxidables austeníticos logran su estructura única mediante la adición de elementos de aleación como níquel y cromo.
En hierro puro o acero al carbono simple, el La estructura austenítica (cúbica centrada en las caras) es estable solo a altas temperaturas.—alrededor de 1340 °F (727 °C) o más. Sin embargo, cuando aproximadamente 18% cromo y 8% níquel se añaden al acero, esta estructura austenítica se convierte en estable A través de la Todo el rango de temperatura, desde temperatura ambiente hasta el punto de fusión.
El níquel actúa como un estabilizador de austenita, lo que permite que la red cúbica centrada en las caras persista incluso a temperaturas más bajas. El cromo no solo mejora la resistencia a la corrosión, sino que también contribuye a la estabilidad de la fase austeníticaEsta combinación de elementos ayuda a mantener una estructura austenítica, ofreciendo beneficios como una ductilidad mejorada y una excelente resistencia a la corrosión.
Composición química del acero inoxidable austenítico
El acero inoxidable austenítico está compuesto principalmente de cromo, níquel y carbono, junto con otros elementos que mejoran propiedades específicas.
- Cromo (Cr) (15-32%) Proporciona resistencia a la corrosión al formar una capa pasiva de óxido de cromo que se autocura cuando se expone al aire o la humedad.
- Níquel (No) (8-37%) estabiliza la estructura austenítica, mejorando la tenacidad, la ductilidad, la formabilidad y la resistencia a la corrosión.
- Carbono (DO) se mantiene muy bajo, por lo general por debajo de 0,08%, especialmente en grados de bajo contenido de carbono como 304L y 316L (por debajo de 0,03%), para minimizar la precipitación de carburo durante la soldadura, reduciendo así el riesgo de corrosión intergranular.
Además,
- Manganeso (Minnesota) Puede reemplazar parcialmente al níquel. en ciertas aleaciones, particularmente en la serie 200, actuando como estabilizador de austenita y aumentando la solubilidad del nitrógeno y la resistencia a la tracción, reduciendo al mismo tiempo los costos de producción.
- Molibdeno (Mes) (2%-3%) Se agrega para mejorar la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas, particularmente en entornos ricos en cloruro, como el agua de mar.
- Nitrógeno (N) aumenta la fuerza y mejora la resistencia a la corrosión localizada., especialmente en aleaciones de alto rendimiento.
- Cobre (Cu) Ocasionalmente se añade, especialmente en aleaciones especializadas, para mejorar la resistencia a la corrosión en ambientes ácidos específicos, como el ácido sulfúrico y fosfórico.
*El acero inoxidable austenítico también puede contener oligoelementos como silicio (Si), fósforo (PAG), azufre (S), titanio (Si), niobio (Nb), y cobalto (Co), pero no los discutimos en detalle aquí.
Propiedades del acero inoxidable austenítico
Estas son tres razones principales que hacen que el acero inoxidable austenítico sea único:
- Excelente resistencia a la corrosión en muchos entornos.
- Alta tenacidad y ductilidad, incluso a bajas temperaturas.
- No es magnético y sólo se puede endurecer mediante trabajo en frío.
Consulte la siguiente tabla para conocer las propiedades clave del acero inoxidable austenítico:
| Propiedad | Descripción | Rendimiento | Observaciones |
| Resistencia a la corrosión | Capacidad para resistir la corrosión y la oxidación. | Excelente en ambientes oxidantes debido al alto contenido de cromo y níquel. | El molibdeno mejora la resistencia a la corrosión en entornos ricos en cloruro. |
| Propiedades mecánicas | Incluye resistencia, tenacidad, dureza y ductilidad. | Fuerte, tenaz, con buena ductilidad y dureza moderada. | La alta resistencia y tenacidad ayudan a resistir la deformación bajo alta tensión, mientras que la buena ductilidad evita el agrietamiento bajo tensión. |
| Resistencia al calor | Capacidad de soportar altas temperaturas sin degradarse. | Buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas. | La exposición prolongada al calor extremo puede provocar descamación. |
| Rendimiento a baja temperatura | Rendimiento del material en ambientes fríos. | Dureza excepcional, resistente a fracturas frágiles. | Adecuado para aplicaciones criogénicas donde evitar la fragilidad es crucial. |
| Formabilidad | Facilidad de modelado mediante procesos mecánicos. | Excelente conformabilidad, adecuado tanto para procesos de trabajo en frío como en caliente. | Su alta maleabilidad lo hace ideal para producir formas complejas. |
| Soldabilidad | Capacidad de ser soldado sin pérdida de resistencia. | Altamente soldable manteniendo la resistencia a la corrosión. | El tratamiento térmico posterior a la soldadura generalmente no es necesario, lo que lo hace ideal para aplicaciones en las industrias de la construcción y automotriz. |
| Maquinabilidad | Facilidad de cortar, dar forma o acabar el material. | Moderado; el endurecimiento del trabajo y el desgaste de la herramienta se pueden controlar mediante la optimización. | El uso de herramientas afiladas y velocidades de corte más bajas puede mejorar la maquinabilidad. El trabajo en frío puede aumentar la dureza. |
| Propiedades magnéticas | Tendencia a exhibir comportamiento magnético. | No magnético, pero puede desarrollarse un ligero magnetismo después del trabajo en frío. | El trabajo en frío puede inducir un ligero magnetismo, que podría afectar aplicaciones no magnéticas. |
Ventajas y desventajas del acero inoxidable austenítico
El acero inoxidable austenítico proporciona los siguientes beneficios y ventajas:
- Excelente resistencia a la corrosión en una amplia gama de entornos.
- Alta ductilidad, lo que lo hace fácil de conformar y soldar.
- Mantiene la resistencia a altas temperaturas.
- Resiste la oxidación, incluso en aire húmedo.
- No magnético en estado recocido.
También se enfrenta a los retos y desventajas que se enumeran a continuación:
- Mayor coste debido al uso de elementos de aleación como el níquel.
- Susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión en determinadas condiciones.
- Difícil de mecanizar debido a sus propiedades de endurecimiento por trabajo.
- Menor resistencia en comparación con otros tipos de acero inoxidable.
- Poca resistencia al desgaste y al agarrotamiento.
Subgrupos de acero inoxidable austenítico
El acero inoxidable austenítico se divide en dos subgrupos de AISI Serie 200 y el AISI Serie 300Ambas series están reconocidas por el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI), la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) y otras organizaciones de todo el mundo. La principal diferencia es que la Serie 200 utiliza manganeso y nitrógeno con menos níquel, mientras que la Serie 300 se basa en niveles más altos de cromo y níquel.
Serie AISI 200
El acero inoxidable de la serie AISI 200 forma su estructura austenítica añadiendo manganeso y nitrógeno con una cantidad reducida de níquel. El manganeso y el nitrógeno mantienen la estructura austenítica y aumentan la resistencia. Los grados más comunes son 201 y 202. Se suele utilizar en utensilios de cocina, molduras de automóviles y equipos de procesamiento de alimentos debido a su rentabilidad.
Serie AISI 300
Acero inoxidable serie AISI 300 El acero inoxidable forma su estructura austenítica añadiendo niveles más altos de cromo y níquel. El cromo resiste la corrosión, mientras que el níquel aporta ductilidad y tenacidad. Los grados comunes como el 304 (18/8 o A2) y el 316 (A4) son ampliamente utilizados. La serie 300 se utiliza comúnmente en la construcción, el procesamiento químico y los equipos médicos debido a su durabilidad y resistencia a la corrosión.
Calidades de acero inoxidable austenítico
Eche un vistazo a los grados comunes de la familia de acero inoxidable austenítico:
| Grado | Grado equivalente (UNS/EN) | Descripción | Aplicaciones comunes |
| 302 | S30200 / 1.4300 | Propósito general 18-8 | Resortes, arandelas, tuercas, tornillos, molduras de automóviles |
| 202 | S20200 / 1.4373 | N y Mn reemplazan parcialmente a Ni | Utensilios de cocina, componentes de automoción, vagones de tren, fregaderos. |
| 201 | S20100 / 1.4372 | N y Mn reemplazan parcialmente a Ni | Utensilios de cocina, estructuras de electrodomésticos, vagones de ferrocarril, mangueras. |
| 305 | S30500 / 1.4303 | Ni aumentó para reducir el endurecimiento del trabajo. | Piezas embutidas, componentes electrónicos, fregaderos de cocina, muelles |
| 304 | S30400 / 1.4301 | C más bajo para una mejor resistencia a la corrosión en estructuras soldadas | Contenedores de productos químicos, equipos de cocina, paneles arquitectónicos, cisternas. |
| 304L | S30403 / 1.4306, 1.4307 | C reducido para resistencia a la corrosión en estado soldado | Componentes estructurales en entornos de alta temperatura, intercambiadores de calor, piezas de refinería de petróleo, equipos de procesamiento químico |
| 304N | S30451 / 1.4315 | N añadido para aumentar la resistencia | Componentes estructurales, sistemas de escape de automóviles, tanques químicos, equipos marinos |
| 304NL | S30453 / 1.4311 | N añadido para aumentar la resistencia | Componentes estructurales en ambientes corrosivos, componentes soldados, piezas marinas, recipientes a presión |
| 303 | S30300 / 1.4305 | S añadido para maquinabilidad | Tornillos, tuercas, pernos, ejes, válvulas |
| 303Se | S30323 / 1.4300 | Se agregó para una mejor maquinabilidad. | Piezas de mecanizado de alta precisión, cuadros eléctricos, válvulas, conectores. |
| S30430 | S30430 / 1.4567 | Se agregó Cu para mejorar el trabajo en frío. | Intercambiadores de calor para automóviles, recipientes a presión, tuberías, aplicaciones arquitectónicas |
| 316 | S31600 / 1.4401 | Se agregó Mo para aumentar la resistencia a la corrosión. | Instrumentos médicos, hardware marino, contenedores de productos químicos, equipos de procesamiento de alimentos. |
| 316L | S31603 / 1.4404, 1.4435 | C reducido para resistencia a la corrosión en estado soldado | Equipos farmacéuticos, aplicaciones marinas, tanques de procesamiento químico, superficies de preparación de alimentos. |
| 316N | S31651 / 1.4429 | N añadido para aumentar la resistencia | Piezas de alta resistencia en entornos corrosivos, recipientes a presión, componentes marinos, dispositivos médicos |
| 316LN | S31653 / 1.4429 | C reducido, N añadido para aumentar la resistencia | Componentes de reactores nucleares, recipientes criogénicos, equipos de procesamiento químico, tuberías de alta presión |
| 316F | S31620 / 1.4436 | Se agregaron S y P para mejorar la maquinabilidad. | Piezas de bombas, componentes de válvulas, ejes, accesorios mecanizados con precisión |
| 317 | S31700 / 1.4449 | Se agregaron más Mo y Cr para una mejor resistencia a la corrosión. | Equipos de procesos químicos, aplicaciones marinas, equipos farmacéuticos, refinerías petroquímicas |
| 317L | S31703 / 1.4438 | C reducido para mejores características de soldadura | Equipos para la industria de pulpa y papel, tanques químicos, estructuras marinas, sistemas de desulfuración de gases de combustión |
| 310, 310S | S31000, S31008 / 1,4840, 1,4845 | Más Cr y Ni para una resistencia al calor aún mejor | Revestimientos de hornos, componentes de hornos, cámaras de combustión, intercambiadores de calor |
| 309, 309S | S30900, S30908 / 1.4828, 1.4833 | Cr y Ni aumentados para resistencia al calor. | Piezas de hornos, intercambiadores de calor, revestimientos de hornos, equipos de refinería |
| 314 | S31400 / 1.4841 | Si aumentado para mayor resistencia al calor. | Piezas de hornos, quemadores de gas, cámaras de combustión, intercambiadores de calor. |
| 330 | N08330 / 1.4886 | Se agregó Ni para resistir la carburación y el choque térmico. | Piezas de hornos, componentes de turbinas de gas, intercambiadores de calor, equipos de procesos químicos |
| 302B | S30215 / – | Se agregó Si para aumentar la resistencia a la formación de incrustaciones. | Componentes de hornos, intercambiadores de calor, colectores automotrices |
| 308 | S30800 / 1.4332 | Alto contenido de Cr y Ni, utilizados principalmente para soldadura. | Varillas de soldadura, materiales de relleno, sistemas de escape de alta temperatura, revestimientos de hornos |
| 321 | S32100 / 1.4541 | Se agregó Ti para evitar la precipitación de carburo. | Sistemas de escape de aeronaves, oxidadores térmicos, piezas de hornos, intercambiadores de calor. |
| 347 | S34700 / 1.4550 | Se agregaron Nb y Ta para evitar la precipitación de carburo. | Componentes aeroespaciales, equipos de alta temperatura, piezas de calderas soldadas, motores de turbinas de gas |
| 348 | S34800 / 1.4551 | Ta y Co restringidos para aplicaciones nucleares | Piezas de reactores nucleares, componentes de aeronaves de alta temperatura, componentes de generación de energía, intercambiadores de calor |
| 205 | S20500 / – | N y Mn reemplazan parcialmente a Ni | Equipos comerciales de procesamiento de alimentos, electrodomésticos de cocina, tanques de almacenamiento, estructuras soldadas. |
| 384 | S38400 / – | Más Ni para reducir el endurecimiento por deformación | Piezas embutidas, tornillos, pernos, resortes, elementos de fijación |
| 329 | S32900 / 1.4460 | (Dúplex: austenita + ferrita) Cr aumentado y Ni reducido para resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión | Tuberías de petróleo y gas, equipos marinos, tanques químicos, recipientes a presión |
¿Cuál es el mejor grado de acero inoxidable austenítico?
No existe un "mejor" grado de acero inoxidable austenítico para todos. Depende de varios factores. Para usos generales, el acero inoxidable 304 es el más común por su buena resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación. Para una mayor resistencia a la corrosión, como en entornos marinos, el acero inoxidable 316 es mejor porque contiene molibdeno. Para aplicaciones de alta temperatura, el acero inoxidable 310 es adecuado por su excelente resistencia al calor. Cada grado tiene sus propios puntos fuertes, por lo que la mejor elección varía en función de las necesidades específicas.
Aplicaciones del acero inoxidable austenítico
Consulte la tabla siguiente para conocer las industrias y aplicaciones clave en las que se utiliza con más frecuencia el acero inoxidable austenítico:
| Industria | Aplicación |
| Alimentación y bebidas | Tanques, tuberías, recipientes de almacenamiento, equipos de procesamiento |
| Médica y farmacéutica | Instrumentos quirúrgicos, dispositivos implantables, bandejas de esterilización, equipos de diagnóstico |
| Procesado químico | Intercambiadores de calor, reactores, bombas, válvulas |
| Petróleo y gas | Tuberías, plataformas marinas, recipientes a presión, intercambiadores de calor |
| Automoción | Sistemas de escape, tanques de combustible, componentes de acabado, sensores |
| Aeroespacial | Componentes del motor, elementos de fijación, piezas estructurales, sistemas de escape |
| Construcción | Techados, Paneles de fachada, Barandillas, Soportes estructurales |
| Generación de energía | Calderas, turbinas, unidades de desulfuración de gases de combustión, componentes de reactores nucleares |
Acero inoxidable austenítico, martensítico, ferrítico, dúplex y endurecido por precipitación
Compare las cinco clases de acero inoxidable en la siguiente tabla:
| Propiedad | Acero inoxidable austenítico | Acero inoxidable martensítico | Acero inoxidable ferrítico | Acero inoxidable dúplex | Precipitación endurecida |
| Estructura cristalina | Austenítico (FCC) | Martensítico (BCT) | Ferrítico (BCC) | Austenítico + ferrítico, generalmente 50% + 50% | Martensítico o austenítico + endurecimiento por precipitación |
| Resistencia mecánica | Alta tenacidad, buena ductilidad. | Alta resistencia, alta dureza. | Resistencia moderada, buena tenacidad. | Alta resistencia, resistencia superior a la fractura. | Muy alta resistencia después del tratamiento térmico. |
| Resistencia a la corrosión | Excelente, especialmente en ambientes ácidos y con cloruros. | Moderado, propenso a la corrosión en entornos hostiles. | Bueno, especialmente en ambientes oxidantes. | Excelente, especialmente en ambientes clorados y marinos. | Bueno, pero menos que los tipos austeníticos o dúplex. |
| Soldabilidad | Excelente, mínimo impacto de la soldadura. | Pobre, requiere tratamiento térmico previo y posterior. | Se requiere un tratamiento térmico moderado posterior a la soldadura. | Bueno, pero la velocidad de enfriamiento debe controlarse. | Bueno, pero requiere tratamiento térmico después de la soldadura. |
| Tratamiento térmico | No se puede endurecer mediante tratamiento térmico, el trabajo en frío puede fortalecerlo. | Temple y revenido para ajustar la dureza | No tratable térmicamente, se puede reforzar mediante trabajo en frío. | Mantiene buenas propiedades después del tratamiento térmico. | Reforzado mediante tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación. |
| Aplicaciones típicas | Procesamiento de alimentos, equipos químicos, dispositivos médicos. | Cuchillas, ejes, componentes mecánicos | Sistemas de escape de automóviles, intercambiadores de calor | Ingeniería marina, oleoductos y gasoductos | Aplicaciones aeroespaciales, nucleares y de alta resistencia. |
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Ahora que ya conoce en profundidad el acero inoxidable austenítico, todavía hay algunas cuestiones comunes que merecen su atención：.
¿Cuál es la diferencia entre el acero inoxidable y el acero inoxidable austenítico?
El acero inoxidable es una familia de aleaciones a base de hierro conocidas por su resistencia a la corrosión. El acero inoxidable austenítico es un tipo específico dentro de este grupo, conocido por su alto contenido en cromo y níquel, que mejora la resistencia a la corrosión y la tenacidad. También es el tipo de acero inoxidable más utilizado, ya que representa aproximadamente el 70% de toda la producción de acero inoxidable.
¿Qué otros tipos de acero inoxidable existen además del acero inoxidable austenítico?
Otros tipos de acero inoxidable incluyen el acero inoxidable ferrítico, el acero inoxidable martensítico, el acero inoxidable dúplex y el acero inoxidable endurecido por precipitación.
¿Se oxida el acero inoxidable austenítico?
El acero inoxidable austenítico es muy resistente a la oxidación. Sin embargo, puede oxidarse en condiciones extremas, como la exposición prolongada al agua salada o a productos químicos agresivos, o si la capa protectora está dañada o desgastada.
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¿Es magnético el acero inoxidable austenítico?
En general, el acero inoxidable austenítico no es magnético. Sin embargo, puede volverse ligeramente magnético tras el trabajo en frío, como el plegado o el conformado, debido a la transformación de parte de la austenita en martensita.
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¿Es seguro el acero inoxidable austenítico para cocinar?
Sí, el acero inoxidable austenítico es seguro para cocinar y se utiliza habitualmente en utensilios de cocina y equipos de procesamiento de alimentos. Su resistencia a la corrosión y su naturaleza no reactiva lo hacen ideal para su uso con alimentos y bebidas, ya que evita la contaminación y preserva el sabor.
Resumen y más
Este artículo explica brevemente la definición, la composición, las propiedades, los grados, las aplicaciones y otros aspectos importantes del acero inoxidable austenítico. 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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