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Acero inoxidable martensítico: Definición, composición, propiedades, grados, aplicaciones y más
- John
¿Qué es el acero inoxidable martensítico?
El acero inoxidable martensítico es un tipo de acero inoxidable con una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo (BCT) cubierta por la serie 400 junto con el acero inoxidable ferrítico. Está compuesto principalmente de cromo 12-18% y carbono 0,1-1,2%. El acero inoxidable martensítico se puede endurecer y reforzar mediante tratamiento térmico para mejorar el rendimiento, pero su resistencia a la corrosión es generalmente menor que la del acero inoxidable austenítico.
Se utiliza ampliamente en cuchillería, instrumentos quirúrgicos, válvulas, cojinetes, álabes de turbinas, etc., donde se requiere alta resistencia y resistencia al desgaste. El acero inoxidable martensítico es parte de la familia de los aceros inoxidables, que incluye los austeníticos, ferríticos, dúplex y endurecidos por precipitación.
Composición química del acero inoxidable martensítico
El acero inoxidable martensítico está compuesto principalmente de hierro, cromo y carbono. Normalmente contiene entre 12% y 17% de cromo (Cr), que ayuda a resistir el óxido y la corrosión. La cantidad de carbono (C) puede variar entre 0,1% y 1,2%.
El acero con un contenido de carbono de hasta 0,4% se suele utilizar en piezas como bombas, válvulas y ejes debido a su resistencia. Si tiene más de 0,4%, es más adecuado para elementos que necesitan resistir el desgaste, como cuchillos, hojas quirúrgicas y moldes.
A diferencia del tipo austenítico, que es esencialmente una aleación de cromo y níquel, el acero inoxidable martensítico no suele contener níquel (Ni), excepto en algunos grados específicos. Por ejemplo, se añade níquel en el 431 (1.4057) para aumentar la tenacidad y la ductilidad y en el 1.4418 para una mejor resistencia a la corrosión (también el más alto de todos los grados martensíticos).
Se pueden agregar otros elementos como boro (B), cobalto (Co), niobio (Nb) y titanio (Ti) para mejorar el rendimiento a altas temperaturas.
Propiedades del acero inoxidable martensítico
El acero inoxidable martensítico es un tipo muy especial de acero inoxidable. He aquí tres razones principales que lo hacen único:
- Muy alta resistencia y dureza después del tratamiento térmico.
- Magnético, a diferencia del acero inoxidable austenítico.
- Buena resistencia al desgaste y resistencia moderada a la corrosión.
Consulte la siguiente tabla para conocer las propiedades clave del acero inoxidable martensítico:
| Propiedad | Descripción | Rendimiento | Observaciones |
| Fuerza | Capacidad de soportar una fuerza aplicada sin fallar. | Alta resistencia, especialmente en condiciones templadas y revenidas. | Los aceros martensíticos tienen alta resistencia a la tracción y a la fluencia, siendo adecuados para aplicaciones de alta tensión. |
| Dureza | Resistencia a la deformación o indentación. | Muy alto, especialmente después del tratamiento térmico, puede alcanzar hasta 60 HRC. | La dureza aumenta con el contenido de carbono; el endurecimiento secundario ocurre a 450-500 °C. |
| Resistencia a la corrosión | Capacidad de resistir el deterioro debido a reacciones químicas. | Moderado, inferior a los grados austeníticos. | La resistencia óptima a la corrosión se consigue en el estado templado y revenido. |
| Resistencia al calor | Capacidad de mantener el rendimiento a temperaturas elevadas. | Resistencia al calor justa, moderada para aplicaciones de alta temperatura. | Adecuado para temperaturas de alrededor de 600 °C en la generación de energía y otras industrias. |
| Propiedades magnéticas | Atracción a un campo magnético. | Magnético debido a la estructura martensítica. | Los aceros inoxidables martensíticos exhiben propiedades magnéticas similares a las de los aceros al carbono simples. |
| Formabilidad | Facilidad para ser moldeado o conformado sin agrietarse. | Limitado, propenso a agrietarse debido a su dureza y fragilidad. | Los procesos de conformado generalmente requieren recocido para evitar grietas y tensiones. |
| Soldabilidad | Facilidad de ser soldado sin defectos. | Mala soldabilidad debido al endurecimiento durante la soldadura. | El precalentamiento (400-600 °F) y el control de la temperatura entre pasadas son necesarios para evitar el agrietamiento. |
| Maquinabilidad | Facilidad de ser cortado o moldeado mediante máquinas. | Buena maquinabilidad, particularmente en estado recocido o templado. | El mecanizado es más fácil en el estado ablandado (recocido); las adiciones de azufre en 416 mejoran la maquinabilidad. |
| Fragilidad | Tendencia a fracturarse o romperse con poca deformación. | Puede ser quebradizo, especialmente después del endurecimiento sin revenido. | Mayor fragilidad debido a la alta dureza; el templado reduce la fragilidad y mejora la tenacidad. |
Ventajas y desventajas del acero inoxidable martensítico
Estas son las ventajas y beneficios del acero inoxidable martensítico:
- Alta resistencia y dureza.
- Buena resistencia al desgaste.
- Resistente a la corrosión en ambientes suaves.
- Puede tratarse térmicamente para mejorar sus propiedades.
- Adecuado para herramientas de corte y cuchillas.
A continuación se enumeran las desventajas y limitaciones:
- Mala soldabilidad.
- Susceptible a la fragilidad a bajas temperaturas.
- Resistencia a la corrosión limitada en entornos hostiles.
- Requiere un tratamiento térmico preciso para evitar el agrietamiento.
- Menos dúctil que otros aceros inoxidables.
Tratamiento térmico y ¿cómo se forma la estructura martensítica en el acero inoxidable?
La estructura martensítica del acero inoxidable se forma calentando el acero para formar austenita y luego enfriándolo rápidamente (templándolo), lo que provoca una transformación sin difusión de la austenita en martensita dura y quebradiza.
Así es como sucede:
1. Calentamiento para formar austenita (austenización)
Calentar el acero a una temperatura alta, normalmente entre 925 °C – 1070 °C (1700 °F – 1950 °F)A esta temperatura:
- La estructura del acero se vuelve austenítica, lo que significa que los átomos de hierro se organizan en una cúbico centrado en las caras (FCC) enrejado.
- Átomos de carbono disolver uniformemente dentro de esta red.
2. Enfriamiento rápido (temple)
Después de alcanzar la temperatura deseada, el acero es enfriado rápidamenteo apagado, generalmente en:
- Aceite
- Aire
- Agua
La elección del medio de enfriamiento depende de la aleación específica y de las propiedades deseadas.
3. Formación de martensita
Durante el enfriamiento:
- El enfriamiento rápido evita átomos de carbono de difundiéndose fuera de La celosía de hierro.
- A medida que la temperatura desciende por debajo del temperatura inicial de la martensita (Ms), típicamente alrededor 300 °C a 400 °C (570 °F a 750 °F), la estructura austenítica FCC comienza a transformarse en una Tetragonal centrado en el cuerpo (BCT) estructura, conocida como martensita.
- La transformación continúa a medida que la temperatura disminuye hacia el temperatura de acabado de martensita (Mf), que puede ser Por debajo de la temperatura ambiente, a veces tan bajo como 150 °C a 200 °C (300 °F a 390 °F) por debajo de la temperatura Ms.
- Esta transformación es una proceso sin difusión, lo que significa que los átomos cambian de posición sin difusión de largo alcance.
4. Templado para mejorar la tenacidad
Para mitigar fragilidad:
- El acero se somete a un templado, que implica recalentarlo a una temperatura más baja (normalmente entre 200 °C – 600 °C).
- El templado permite que algunas tensiones reticulares se relajen y precipiten los carburos, mejorando la tenacidad sin reducir significativamente la dureza.
Calidades de acero inoxidable martensítico
Eche un vistazo a los grados comunes de la familia de acero inoxidable martensítico:
| Grado | Grado equivalente | Descripción | Aplicación |
| 403 | EN 1.4003 / UNS S40300 | Acero inoxidable martensítico de composición controlada y Cromo (Cr) 12%, diseñado para entornos de alto estrés y alta temperatura como componentes de turbinas y compresores. | Piezas de turbinas de vapor, componentes de compresores, piezas aeroespaciales, álabes de alta temperatura |
| 410 | EN 1.4006 / UNS S41000 | Acero inoxidable martensítico básico con cromo (Cr) 12%, conocido por su resistencia moderada a la corrosión y buena dureza después del tratamiento térmico. | Elementos de fijación, álabes de turbinas, cubiertos, componentes de válvulas |
| 416 | EN 1.4005 / UNS S41600 | Acero inoxidable martensítico de fácil mecanizado con azufre (S) añadido para una mejor maquinabilidad, pero con resistencia a la corrosión y fuerza ligeramente reducidas. | Engranajes, ejes, ejes, tornillos |
| 416Se | AISI 416Se | Acero inoxidable martensítico de libre mecanizado con selenio (Se) para una mejor maquinabilidad, proporcionando un acabado de superficie más suave en comparación con sus contrapartes a base de azufre. | Tornillos, pernos, tuercas, asientos de válvulas |
| 420 | EN 1.4021 / UNS S42000 | Acero inoxidable martensítico con alto contenido de carbono (C) que ofrece mayor resistencia, dureza y resistencia al desgaste después del tratamiento térmico. | Instrumentos quirúrgicos, cubiertos, engranajes, piezas de válvulas. |
| 420 °F | EN 1.4028 + S/UNS S42020 | Acero inoxidable martensítico con fósforo (P) y azufre (S) añadidos para una mejor maquinabilidad, comúnmente utilizado en aplicaciones de mecanizado de alta velocidad. | Piezas mecanizadas, bombas, componentes de válvulas, tornillos. |
| 431 | EN 1.4057 / UNS S43100 | Acero inoxidable martensítico con Níquel (Ni) para una mayor resistencia a la corrosión, conocido por su alta resistencia y tenacidad, especialmente en ambientes marinos. | Piezas de aeronaves, pernos marinos, ejes de hélice, ejes de bomba |
| 431F | Acero inoxidable AISI 431F | Versión de mecanizado libre del 431 con azufre o selenio añadido para una mejor maquinabilidad. | Componentes de válvulas, ejes de bombas, piezas que requieren resistencia a la corrosión y maquinabilidad. |
| 440A | EN 1.4109 / UNS S44002 | Acero inoxidable martensítico con incluso menos carbono (C) que el 440B, que ofrece mayor tenacidad y mejor resistencia a la corrosión, aunque con dureza reducida. | Cuchillos de caza, bisturís quirúrgicos, rodamientos de bolas, herramientas de corte. |
| 440B | EN 1.4112 / UNS S44003 | Acero inoxidable martensítico con un contenido de Carbono (C) ligeramente inferior al 440C, lo que proporciona un equilibrio entre dureza y tenacidad mejorada. | Hojas de cuchillos, cinceles, válvulas industriales, herramientas de corte. |
| 440C | EN 1.4125 / UNS S44004 | Acero inoxidable martensítico con alto contenido de carbono (C) que proporciona máxima dureza y resistencia al desgaste, con cromo (Cr) para una resistencia a la corrosión moderada. | Cojinetes, cuchillos, moldes, herramientas quirúrgicas. |
| 440 °F | EN 1.4104 / AISI 440F | Versión de mecanizado libre de 440A con azufre añadido para una mejor maquinabilidad. | Cuchillería, herramientas quirúrgicas, cuchillos, aplicaciones que necesiten resistencia al desgaste y maquinabilidad. |
| 422 | EN 1.4935 / UNS S42200 | Acero inoxidable martensítico con molibdeno (Mo), vanadio (V) y tungsteno (W) añadidos, que proporciona alta resistencia y excelente resistencia al calor a temperaturas elevadas. | Álabes de turbinas, piezas aeroespaciales, pernos de alta temperatura, sujetadores |
| 17-4 PH | EN 1.4542 / UNS S17400 | *Acero inoxidable endurecido por precipitación con matriz martensítica ofreciendo alta resistencia y resistencia moderada a la corrosión. | Componentes aeroespaciales, álabes de turbinas, equipos de alto rendimiento que requieren resistencia y resistencia a la corrosión. |
*1.4418 Tiene la mayor resistencia a la corrosión de todos los aceros inoxidables martensíticos, lo que no aparece en la tabla anterior.
¿Cuál es el grado de acero inoxidable martensítico más común?
El grado 410 es el acero inoxidable martensítico más común debido a su equilibrio entre buena resistencia a la corrosión, alta resistencia y dureza. También está ampliamente disponible y es rentable, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones.
Aplicaciones del acero inoxidable martensítico
A continuación se presentan algunas industrias y aplicaciones comunes del acero inoxidable martensítico:
| Industria | Aplicación |
| Automoción | Componentes del motor, sistemas de escape, inyectores de combustible, válvulas, etc. |
| Aeroespacial | Tren de aterrizaje, fijaciones, componentes estructurales, álabes de turbina, etc. |
| Médico | Instrumentos quirúrgicos, herramientas dentales, implantes ortopédicos, bisturís, etc. |
| Petróleo y gas | Ejes de bombas, piezas de válvulas, tuberías, componentes de cabezales de pozo, etc. |
| Generación de energía | Álamos de turbinas, componentes de bombas, generadores de vapor, asientos de válvulas, etc. |
| Defensa | Cañones de armas, cuchillos, blindajes, componentes de misiles, etc. |
| Procesado químico | Bombas, válvulas, intercambiadores de calor, componentes de reactores, etc. |
| Procesado de alimentos | Cuchillas, herramientas de corte, picadoras de carne, cintas transportadoras, etc. |
¿Es bueno el acero inoxidable martensítico para los cuchillos?
Sí, el acero inoxidable martensítico es bueno para cuchillos debido a su dureza, resistencia al desgaste y capacidad de mantener un borde afilado.
Acero inoxidable martensítico, austenítico, ferrítico, dúplex y endurecido por precipitación
Compare las cinco clases de acero inoxidable en la siguiente tabla:
| Propiedad | Acero inoxidable martensítico | Acero inoxidable austenítico | Acero inoxidable ferrítico | Acero inoxidable dúplex | Acero inoxidable PH |
| Estructura cristalina | Martensítico (BCT) | Austenítico (FCC) | Ferrítico (BCC) | Austenítico + ferrítico, generalmente 50% + 50% | Martensítico o austenítico + endurecimiento por precipitación |
| Resistencia mecánica | Alta resistencia, alta dureza. | Alta tenacidad, buena ductilidad. | Resistencia moderada, buena tenacidad. | Alta resistencia, resistencia superior a la fractura. | Muy alta resistencia después del tratamiento térmico. |
| Resistencia a la corrosión | Moderado, propenso a la corrosión en entornos hostiles. | Excelente, especialmente en ambientes ácidos y con cloruros. | Bueno, especialmente en ambientes oxidantes. | Excelente, especialmente en ambientes clorados y marinos. | Bueno, pero menos que los tipos austeníticos o dúplex. |
| Soldabilidad | Pobre, requiere tratamiento térmico previo y posterior. | Excelente, mínimo impacto de la soldadura. | 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 | Temple y revenido para ajustar la dureza | No se puede endurecer mediante tratamiento térmico, el trabajo en frío puede fortalecerlo. | 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 | Cuchillas, ejes, componentes mecánicos | Procesamiento de alimentos, equipos químicos, dispositivos médicos. | 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 martensítico, todavía hay algunos problemas comunes que merecen su atención：.
¿Puede oxidarse el acero inoxidable martensítico?
Sí, el acero inoxidable martensítico puede oxidarse porque contiene menos cromo, sobre todo si no se mantiene adecuadamente.
¿Por qué el acero inoxidable martensítico siempre se templa?
El acero inoxidable martensítico siempre se templa para reducir la fragilidad y aumentar la tenacidad. El revenido alivia las tensiones internas y mejora las propiedades mecánicas, lo que hace que el acero sea más adecuado para su uso práctico.
¿Se puede soldar acero inoxidable martensítico?
Sí, se puede soldar acero inoxidable martensítico, pero es un reto, ya que es fácil que se agriete y pierda resistencia. Para solucionar estos problemas, es necesario un precalentamiento y un tratamiento térmico posterior adecuados.
¿Es magnético o no el acero inoxidable martensítico?
El acero inoxidable martensítico es magnético porque contiene altos niveles de hierro y tiene una estructura cristalina martensítica, que conserva las propiedades magnéticas. La ausencia de suficiente níquel u otros elementos que reducirían el magnetismo le permite seguir siendo magnético.
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¿Es magnético el acero inoxidable?
¿Cuál es la diferencia entre el acero inoxidable martensítico y el austenítico?
El acero inoxidable martensítico es duro, fuerte y puede tratarse térmicamente, lo que lo hace ideal para herramientas y cubiertos, mientras que el acero inoxidable austenítico no es magnético, es altamente resistente a la corrosión y se usa ampliamente en el procesamiento de alimentos y equipos médicos debido a su excelente soldabilidad y formabilidad.
¿Es más fuerte la martensita o la austenita?
La martensita es más fuerte que la austenita debido a su estructura tetragonal centrada en el cuerpo (BCT), más dura y frágil, formada por enfriamiento rápido (temple), mientras que la austenita es más blanda y dúctil.
Resumen y más
Este artículo explica brevemente la definición, la composición, las propiedades, la formación de la estructura, los grados, las aplicaciones y otros aspectos importantes del acero inoxidable martensítico. 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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