Una amplia gama de acero inoxidable
El acero inoxidable suele dividirse en ferrita, martensita, austenita, bifásico y endurecimiento por precipitación. Más de 100 variedades de acero inoxidable se clasifican en estas cinco categorías, cada una única en cuanto a composición, estructura y organización.
El acero inoxidable es una aleación compuesta principalmente por hierro, al menos 10,5% de cromo, ≤1,2% de carbono y otros elementos de aleación. El proceso de descarburación argón-oxígeno (AOD) suele considerarse el más eficaz para producir distintos tipos de acero inoxidable. Por el contrario, el proceso de desoxidación al vacío (VOD) puede producir acero inoxidable ultrabajo en carbono (=0,02%) casi sin coste adicional, y los elementos de aleación como el níquel, el molibdeno, el nitrógeno, el titanio, el niobio y el manganeso mejoran la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas del acero inoxidable. El cromo forma una película de óxido estable (Cr2O3) en la superficie del acero inoxidable, y la película de pasivación continua y densa impide nuevas reacciones entre el acero y la atmósfera circundante, protegiendo al acero de una mayor oxidación. Otros elementos de aleación afectan a la conformabilidad, soldabilidad, resistencia, resistencia a la oxidación y velocidad de deformación por laminación en frío.
Ferrita de acero inoxidable
El acero inoxidable ferrítico está compuesto por una microestructura denominada fase ferrítica, con una red cúbica centrada en el cuerpo. Los aceros inoxidables ferríticos contienen más de 12% de cromo y menos de 0,20% de carbono. No pueden endurecerse mediante tratamiento térmico y sólo pueden endurecerse ligeramente mediante laminación en frío. La red cúbica centrada en el cuerpo es la razón por la que el acero ferrítico es magnético, en este sentido, a diferencia de todos los demás tipos de acero inoxidable.
Aunque el acero inoxidable ferrítico no es tan fuerte como el martensítico, tiene una gran resistencia a la corrosión. Se utiliza habitualmente en utensilios de cocina, maquinaria industrial y automoción. El acero inoxidable ferrítico es una alternativa al acero inoxidable austenítico y puede utilizarse para fabricar productos de chapa como tubos de escape de automóviles, rodillos de lavadoras, contenedores, autobuses, vagones de tren, pantallas de cristal líquido, hornos microondas y calentadores solares de agua.
En comparación con el acero inoxidable austenítico, el acero inoxidable ferrítico no añade níquel caro, el precio es bajo, debido a su buena conformabilidad en frío, el acero inoxidable ferrítico es fácil de diseñar y procesar. Los aceros inoxidables ferríticos ricos en cromo tienen buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas y pueden utilizarse para fabricar componentes de hornos industriales.
Acero inoxidable martensítico
El acero inoxidable martensítico contiene de 12% a 17% de cromo y de 0,10% a 1,20% de carbono. Este acero se templa en aceite o aire a 1050 ºC (cuando está totalmente austenitizado) y después se revenido. El revenido a baja temperatura puede obtener una baja tenacidad, una alta resistencia a la tracción y un alto límite elástico, y el revenido a alta temperatura puede obtener una mayor tenacidad. En circunstancias normales, el límite elástico del acero inoxidable martensítico puede obtenerse mediante un tratamiento de revenido de 550 ~ 1860MPa, y la templabilidad aumenta con el incremento del contenido de cromo. Estos aceros son generalmente aceros templados al aire con grandes secciones. Según el contenido de carbono, los aceros inoxidables martensíticos pueden dividirse en dos categorías:
1) Acero inoxidable martensítico de alta resistencia y bajo contenido en carbono: bajo contenido en carbono (alrededor de 0,10%), contenido en cromo comprendido entre 11,50% y 18,00%. Se trata principalmente de aceros estructurales de alta resistencia con buena soldabilidad, conformabilidad y tenacidad al impacto. Se emplean en la construcción química (petrolífera), motores de turbinas de gas, álabes de turbinas, centrales eléctricas, compresores, vajillas y piezas estructurales y motores de aviones, así como ejes de hélices de agua dulce, y también se utilizan ampliamente en pernos, válvulas, cuchillería, ejes de bombas y cojinetes.
2) Acero inoxidable martensítico de alto contenido en carbono y gran dureza: aumentando el contenido en carbono para mejorar la resistencia y la dureza, pero a expensas de la soldabilidad, la tenacidad e incluso la resistencia a la corrosión. También aumenta la cantidad de carburos que requieren temperaturas de austenitización más elevadas para disolverse, reduciendo así las propiedades de impacto.
Las aplicaciones más comunes incluyen herramientas de corte (0,3% C y 12%Cr, dureza de 400 VPN tras temple y revenido); engranajes, cojinetes, válvulas de aguja y componentes para aplicaciones de alta temperatura; cuchillas de afeitar, instrumentos quirúrgicos, martillos de carbón y cojinetes de bolas para aplicaciones de alta temperatura (0,95% ~ 1,20%C y 16% ~ 17%Cr, dureza templada de 600 ~ 700 VPN). Debido a su durabilidad, solidez y resistencia a la corrosión, el acero inoxidable martensítico es ideal para aplicaciones aeroespaciales, de defensa y herramientas manuales eléctricas.
Acero inoxidable austenítico
El acero inoxidable austenítico es el acero inoxidable más popular, reconocido por su alta resistencia a la corrosión y estabilidad a la temperatura, conocido por su inigualable resistencia y conformabilidad, el acero inoxidable austenítico no puede endurecerse mediante tratamiento térmico, y es caro debido a su alto contenido en níquel, al menos 10,5% de cromo y 8% a 12% de níquel, además de nitrógeno y otros elementos.
El acero inoxidable austenítico tiene una estructura cristalina austenítica y una red cúbica centrada en la cara tanto a altas como a bajas temperaturas. El magnesio, el níquel y el nitrógeno son elementos estables austeníticos. "La austenita se forma añadiendo níquel o nitrógeno.
El acero inoxidable austenítico suele ser no magnético, soldable y bien conformado, y se utiliza en diversos sectores, como el médico, el de automoción, el industrial, el de consumo y el aeroespacial.
Los aceros inoxidables austeníticos con alto contenido en cromo tienen una excelente resistencia a la oxidación y a las incrustaciones, por lo que son adecuados para tubos de vapor, tubos de calderas, piezas de hornos de calefacción, etc. Los aceros inoxidables austeníticos con alto contenido en molibdeno se utilizan en tuberías de plataformas marinas, intercambiadores de calor/tubos de condensadores para refrigeración de agua salobre o de mar en centrales eléctricas, y en industrias de pasta y papel. Suministran continuamente agua para bombas, hélices, válvulas y otros equipos marinos. En las centrales nucleares, el acero inoxidable austenítico se utiliza para las tuberías relacionadas con los procesos del reactor. Puede soportar temperaturas más elevadas que el acero inoxidable ferrítico, aunque ambos pueden estar presentes en un reactor típico.
Acero inoxidable austenítico tiene una amplia gama de propiedades, también se puede utilizar a bajas temperaturas, en la zona de baja temperatura, aunque la tenacidad se reduce ligeramente, pero todavía mantienen una alta resistencia a la tracción, que son ampliamente utilizados en el gas natural licuado (GNL) a -161 ° C de temperatura y la producción de plantas de gas licuado.
Los aceros inoxidables austeníticos de las series 300 y 200 se utilizan ampliamente en los siguientes campos:
Serie 300 - Equipos mineros y químicos, equipos farmacéuticos, tanques de almacenamiento, componentes de convertidores catalíticos, alimentos y bebidas, tuberías aeroespaciales.
Serie 200 - batería de cocina y vajilla, depósito de agua doméstico, lavavajillas, construcción de interiores, piezas de automóvil, lavadora, etc.
Como el acero inoxidable austenítico tiene muchas propiedades beneficiosas, se ha convertido en un material muy popular, que representa unas tres cuartas partes del mercado mundial del acero inoxidable.
Acero inoxidable dúplex
Los inoxidables dúplex combinan la tenacidad y soldabilidad de los inoxidables austeníticos con la solidez y resistencia a la corrosión local de los inoxidables ferríticos. La microestructura doble de ferrita y austenita se obtiene equilibrando los elementos equivalentes de cromo y níquel. En circunstancias normales, el contenido de Cr en el acero bifásico es de 23% a 30%, el contenido de Ni es de 2,5% a 7%, y contiene cierta cantidad de titanio o molibdeno. El acero inoxidable dúplex tiene una gran resistencia a la corrosión y un alto índice de endurecimiento por deformación. Su resistencia es aproximadamente el doble que la del acero inoxidable austenítico o ferrítico ordinario. El acero inoxidable superdúplex tiene un mayor contenido de molibdeno y cromo y una mayor resistencia a la corrosión.
El acero inoxidable dúplex se utiliza en la industria química, el transporte y almacenamiento, la producción de petróleo y gas y las tuberías de transporte, la exploración de petróleo y gas y las plataformas de perforación en alta mar. Otras aplicaciones comunes incluyen recipientes a presión e intercambiadores de calor, digestores de papel y pulpa, equipos de blanqueo, procesamiento de alimentos, plantas de biocombustibles, Marina y ambientes altamente clorados, entre otros.
Acero inoxidable endurecido por precipitación
Estos aceros, ya sean solos o una combinación de aceros austeníticos y martensíticos ricos en cobre, molibdeno, aluminio y titanio, y los aceros inoxidables endurecidos por precipitación (PH) tienen una alta relación resistencia-peso, especialmente adecuados para entornos de alta temperatura, como las centrales eléctricas. Mediante tratamiento térmico, la resistencia a la tracción puede alcanzar 850 ~ 1700M Pa, y el límite elástico puede llegar a 520 ~ 1500MPa, lo que supone unas tres o cuatro veces la resistencia del acero inoxidable austenítico 304 o 316.
La familia de aceros inoxidables PH puede dividirse en tres tipos principales: martensita de bajo contenido en carbono, semiaustenita y austenita. Se utilizan en las industrias del petróleo y el gas, nuclear y aeroespacial, donde se requiere alta resistencia, resistencia a la corrosión y tenacidad baja pero aceptable, y los usos especiales incluyen aplicaciones de alta velocidad, como los álabes de turbina.
La chapa de acero inoxidable 17-4 PH es fácil de producir y procesar, lo que supone un gran ahorro de costes. Ingenieros de todo el mundo confían en este acero inoxidable PH para resolver problemas acuciantes en el diseño, fabricación y procesamiento de productos. Las fundiciones de alta resistencia y resistencia media a la corrosión son también usos típicos del acero inoxidable 17-4. La resistencia y tenacidad requeridas pueden controlarse mediante el intervalo de temperaturas durante el proceso de tratamiento térmico.
Impresionante gama de productos
La gama de acero inoxidable es impresionante y está en expansión, principalmente debido a su amplia gama de usos, incluso en condiciones ambientales extremas. De 2019 a 2027, se espera que el mercado mundial crezca a una TCAC de 6,3% y alcance los $182,1 mil millones en 2027. Con el crecimiento del consumo per cápita de acero inoxidable, el aumento de la demanda y la producción lo beneficiarán enormemente. El acero inoxidable es realmente el metal del futuro por sus aplicaciones icónicas.