I. ¿Qué tipo de acero es el acero inoxidable?
El acero inoxidable es un tipo de acero que contiene menos del 2% de carbono y más del 2% de hierro y está reforzado mediante la adición de cromo, níquel, manganeso, silicio, titanio, molibdeno y otros elementos de aleación. Esto da como resultado un acero resistente a la corrosión, lo que significa que no se oxida.
“Acero” y “Hierro” son términos diferentes y sus propiedades y características varían. Los términos "304", "304L", "316" y "316L" son diferentes tipos de acero inoxidable, cada uno con propiedades y características únicas. Es importante comprender estas diferencias para determinar el grado más apropiado para una aplicación específica.
Acero:
Un tipo de material que utiliza hierro como elemento principal con contenido de carbono (menos del 2%) y otros elementos.
–GB/T 13304-91 Clasificación del acero
Hierro:
Elemento metálico de número atómico 26.
Los materiales de hierro tienen fuertes propiedades ferromagnéticas, excelente plasticidad y conductividad térmica.
Acero inoxidable:
Un tipo de acero con resistencia al aire, vapor, agua y otros medios débilmente corrosivos o propiedades del acero inoxidable.
Los grados de acero más utilizados son 304, 304L, 316 y 316L, que son aceros austenitas de la serie 300.
II. ¿Por qué el acero inoxidable tiene diferentes calidades?
En la producción de acero inoxidable se añaden diferentes aleaciones, lo que da lugar a diferencias en sus características. Para diferenciarlos se les asignan distintos números de acero. La siguiente tabla de elementos de aleación es una referencia común para diferentes números de acero en acero inoxidable decorativo.
Composición química (fracción de masa,%)
| Grado de acero | W. | Sí | Minnesota | PAG | s | cr | No |
| 304 | ≤0,08 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,03 | 18-20 | 8-10 |
| 301 | ≤0,15 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,03 | 16-18 | 6-8 |
| 202 | ≤0,15 | ≤1,00 | 7.5-10 | ≤0,05 | ≤0,03 | 17-19 | 4-6 |
| 201 | ≤0,15 | ≤1,00 | 5,5-7,5 | ≤0,05 | ≤0,03 | 16-18 | 3,5-5,5 |
acero inoxidable 1304
Introducción al rendimiento
El acero inoxidable 304 es un tipo de acero común y ampliamente utilizado que tiene buena resistencia a la corrosión, resistencia al calor, resistencia a bajas temperaturas y propiedades mecánicas. Es ideal para procesos de estampado y plegado, ya que no sufre tratamiento térmico de endurecimiento y permanece amagnético. Se puede utilizar a temperaturas entre -196°C y 800°C.
Rango aplicable
El acero inoxidable 304 se usa comúnmente en electrodomésticos como vajillas, gabinetes, plomería interior, calentadores de agua, calderas y bañeras de Clase I y II. También se utiliza en piezas de automóviles, como limpiaparabrisas y silenciadores, y en dispositivos médicos, materiales de construcción, la industria química, la industria alimentaria, la agricultura y componentes de barcos.
2. Acero inoxidable 304L – (L es bajo en carbono)
Introducción al rendimiento
Como acero con bajo contenido de carbono, el 304L tiene una resistencia a la corrosión similar al 304 en general. Sin embargo, después de soldar o aliviar tensiones, muestra una excelente resistencia a la corrosión del límite de grano. También puede mantener una buena resistencia a la corrosión sin tratamiento térmico en un rango de temperatura de 196°C a 800°C.
Rango aplicable
El 304L se usa comúnmente en equipos para exteriores en las industrias química, del carbón y del petróleo que requieren alta resistencia a la corrosión del límite de grano, así como en piezas resistentes al calor de materiales y componentes de construcción que son difíciles de tratar térmicamente.
3. acero inoxidable 316
Introducción al rendimiento
Debido a la adición de molibdeno, el acero inoxidable 316 tiene una excelente resistencia a la corrosión, resistencia a la corrosión atmosférica y resistencia a altas temperaturas, lo que lo hace adecuado para su uso en condiciones difíciles. Sus propiedades de endurecimiento por trabajo también son excelentes (no magnéticas).
Rango aplicable
Equipos marinos, productos químicos, tintes, papel, ácido oxálico, fertilizantes y otros equipos de producción; cámara fotográfica, industria alimentaria, instalaciones en zona costera, cuerdas, varillas de CD, tornillos, tuercas.
4. Acero inoxidable 316L – (00Cr17Ni14Mo2)
Introducción al rendimiento
Al ser una serie de acero inoxidable 316 con bajo contenido de carbono, tiene las mismas características que el 316, pero tiene una excelente resistencia a la corrosión del límite de grano.
Rango aplicable
Productos con requisitos especiales de resistencia a la corrosión en el límite de grano.
Enriquecido con Mo (2-3%), presenta una excepcional resistencia a la corrosión y a la corrosión y una excelente resistencia a la fluencia a altas temperaturas.
Características y aplicaciones prácticas:
| Diferencia | SUS316(L) |
| Características | –Excelente resistencia a la corrosión cristalina. |
| Usar | –Tuberías para calderas, estructuras marinas. |
Composición química: (Unidad:% en peso)
| Especificación | W. | Sí | Minnesota | PAG | s | cr | No | Otro |
| SUS316 | ≤0,08 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0~18,0 | 10,0~14,0 | Lunes: 2~3 |
| SUS316L | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0~18,0 | 12,0~15,0 | Lunes: 2~3 |
Propiedades mecánicas:
| Especificación | YS（Mpa） | TS (Mpa) | EL（%） | hv |
| SUS316 | ≥205 | ≥520 | ≥40 | ≤200 |
| SUS316L | ≥175 | ≥480 | ≥40 | ≤200 |
III. Comparación de rendimiento
1. Composición hémica
Debido a la presencia de molibdeno, los aceros inoxidables 316 y 316L tienen una excelente resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas. Con un rendimiento superior en comparación con los aceros inoxidables 310 y 304, el acero inoxidable 316 se usa ampliamente en condiciones duras, incluidas altas temperaturas y concentraciones de ácido sulfúrico entre el 15% y el 85%.
Además, su resistencia al ataque de cloruros lo convierte en una opción popular para ambientes marinos. Con un contenido máximo de carbono de 0,03, el acero inoxidable 316L es ideal para aplicaciones que no requieren recocido posterior a la soldadura y máxima resistencia a la corrosión.
Composición química del acero inoxidable 316L.
Grado: 00Cr17Ni14Mo2
| Nombre del material | Composición química (fracción de masa%) | |||||||
| W. | Sí | Minnesota | PAG | s | No | cr | Mes | |
| 316L | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,035 | ≤0,03 | 12,0-15,0 | 16,0-18,0 | 2.0-3.0 |
Composición química del acero inoxidable 304.
Grado: 0Cr18Ni9
| Nombre del material | Composición química (fracción de masa%) | |||||||
| W. | Sí | Minnesota | PAG | s | No | cr | norte | |
| ≤ | ≤ | |||||||
| SUS304 | 0,07 | 0,75 | 2:00 | 0.035 | 0.030 | 8.0-11.0 | 6 p.m.-8 p.m. | 0,10 |
2. Resistencia a la corrosión
1. Resistencia a la corrosión de 316L
El acero inoxidable 316L es un tipo que contiene molibdeno. Su resistencia a la corrosión supera la del acero inoxidable 304, lo que demuestra una robusta resistencia durante la producción de pulpa y papel. Además, el acero inoxidable 316 es resistente a atmósferas marinas e industriales corrosivas.
En términos de resistencia al calor, el acero inoxidable 316L tiene buena resistencia a la oxidación en uso intermitente por debajo de 1600 grados y uso continuo por debajo de 1700 grados.
Para el rango de 800-1575 grados, es aconsejable no utilizar acero inoxidable 316L de forma continua; sin embargo, este acero exhibe una notable resistencia al calor cuando se opera continuamente fuera de este rango de temperatura.
La resistencia del acero inoxidable 316L a la precipitación de carburo es mayor que la del acero inoxidable 316, adecuado para su uso en el rango de temperatura mencionado.
Como versión baja en carbono del acero 316, el 316L no solo mantiene las mismas características que el acero 316, sino que también ofrece mayor resistencia a la corrosión intergranular.
Esto hace que el 316L sea particularmente adecuado para aplicaciones dentro de la gama del acero 316 que requieren una resistencia especial a la corrosión intergranular.
2. Resistencia a la corrosión de 304
El acero inoxidable 304 tiene una excelente resistencia a la corrosión y buena resistencia a la corrosión intergranular.
En el caso de los ácidos oxidantes, los experimentos han demostrado que el acero inoxidable 304 demuestra una fuerte resistencia a la corrosión en soluciones de ácido nítrico con una concentración ≤65% por debajo de la temperatura de ebullición.
También presenta buena resistencia a la corrosión en soluciones alcalinas y en la mayoría de los ácidos orgánicos e inorgánicos.
El acero inoxidable, un acero de alta aleación capaz de resistir la corrosión en el aire o en medios químicamente corrosivos, tiene una superficie atractiva y buena resistencia a la corrosión.
Sin necesidad de tratamientos superficiales como recubrimientos, aprovecha las propiedades superficiales inherentes del acero inoxidable. Este tipo versátil de acero, comúnmente llamado acero inoxidable, se utiliza en muchas aplicaciones.
El mecanismo para prevenir la oxidación en el acero inoxidable es que los elementos de la aleación forman una densa película de óxido, aislando el contacto con el oxígeno y evitando una mayor oxidación. Sin embargo, el acero inoxidable no es “inoxidable” en el sentido absoluto.
La aparición de óxido en el material 304 puede deberse a varias razones:
(1) Presencia de iones cloruro en el medio ambiente.
Los iones cloruro están ampliamente presentes, por ejemplo, en la sal de mesa, el sudor, el agua de mar, la brisa marina, el suelo, etc. El acero inoxidable se corroe rápidamente en un ambiente con iones de cloruro, a veces incluso más rápido que el acero normal con bajo contenido de carbono.
Por lo tanto, se debe tener en cuenta el entorno en el que se utiliza el acero inoxidable, siendo necesaria una limpieza periódica para eliminar el polvo y mantener la limpieza y la sequedad.
(2) Falta de tratamiento con solución.
Si los elementos de aleación no se disuelven en la matriz, la estructura base tendrá un bajo contenido de aleación, lo que dará como resultado una pobre resistencia a la corrosión.
(3) Este tipo de material, que carece de titanio y niobio, tiene una tendencia inherente a la corrosión intergranular.
La adición de titanio y niobio junto con un tratamiento de estabilización puede reducir la corrosión intergranular.
En la producción de pulpa y papel, el acero inoxidable 316 tiene una mejor resistencia a la corrosión en comparación con el acero inoxidable 304. También es resistente a atmósferas marinas e industriales agresivas.
Generalmente, hay poca diferencia en términos de resistencia química entre el acero inoxidable 304 y 316, aunque existen diferencias en ciertos medios específicos.
El acero inoxidable 304, al ser el primer acero inoxidable desarrollado, es más susceptible a la corrosión por picaduras (PC) en determinadas condiciones.
La adición de 2-3% de molibdeno reduce esta sensibilidad, lo que lleva a la creación de 316. Además, el molibdeno adicional también disminuye la corrosión de ácidos orgánicos calientes específicos.
El acero inoxidable 316 se ha convertido en el material estándar para las industrias de alimentos y bebidas; sin embargo, debido a la escasez mundial de molibdeno y al mayor contenido de níquel en el 316, es más caro que el acero inoxidable 304.
La corrosión por picaduras se produce principalmente debido a la deposición de corrosión en la superficie del acero inoxidable como resultado de la incapacidad de formar una capa protectora de óxido de cromo debido a la falta de oxígeno.
En la mayoría de los tipos de medios acuosos (agua destilada, agua potable, agua de río, agua de caldera, agua de mar, etc.), la resistencia a la corrosión del acero inoxidable 304 y 316 es casi la misma, a menos que el contenido de iones cloruro en el medio sea muy alto, en cuyo caso el acero inoxidable 316 es más adecuado.
En la mayoría de los casos, el rendimiento de resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables 304 y 316 no es significativamente diferente, pero en algunos casos puede haber una gran diferencia, lo que requiere un análisis específico de cada caso.
Los usuarios de válvulas deben tener una comprensión clara de sus requisitos, ya que elegirán el material para su recipiente y tubería en función del medio. No se recomienda recomendar materiales a los usuarios.
Vea también:
- Acero inoxidable 304 vs 316: ¿cuál es la diferencia?
3. Resistencia al calor
El acero inoxidable 316 tiene buena resistencia a la oxidación cuando se usa de forma intermitente por debajo de 1600 °C y de forma continua por debajo de 1700 °C.
Es mejor no utilizar acero inoxidable 316 continuamente dentro del rango de temperatura de 800-1575°C, pero tiene buena resistencia al calor cuando se usa continuamente fuera de este rango.
El acero inoxidable 316L tiene mejor resistencia a la precipitación de carburo que el acero inoxidable 316 y puede usarse en rangos de temperatura más altos.
4. Tratamiento alimentario
El acero inoxidable 316 debe recocerse en el rango de temperatura de 1850-2050 ó C, por lo que se recoce y se enfría rápidamente porque no se puede endurecer por sobrecalentamiento.
5. Soldabilidad
El acero inoxidable 316 tiene buenas propiedades de soldadura y se puede soldar utilizando todos los métodos de soldadura estándar. Dependiendo de la aplicación, se puede utilizar para soldar una varilla o electrodo de relleno de acero inoxidable 316Cb, 316L o 309Cb.
Para una resistencia óptima a la corrosión, es necesario un recocido posterior a la soldadura para la sección transversal soldada de acero inoxidable 316. Sin embargo, el recocido posterior a la soldadura no es necesario si se utiliza acero inoxidable 316L.
1. Soldabilidad del 316L
El acero inoxidable 316L es un acero inoxidable austenítico puro con muy bajo contenido de carbono con buena soldabilidad y resistencia a la corrosión intergranular.
Sin embargo, debido a la baja conductividad térmica y al alto coeficiente de expansión lineal del acero inoxidable, pueden formarse importantes tensiones de tracción en la junta soldada durante el enfriamiento.
Esto, combinado con un alto aporte de calor y velocidades de enfriamiento lentas, puede provocar grietas por calor, grietas por corrosión y deformaciones.
El acero inoxidable 316L se puede soldar utilizando todos los métodos estándar. Dependiendo de la aplicación, se pueden utilizar electrodos o varillas de relleno de acero inoxidable 316Cb, 316L o 309Cb para soldar.
Entre los métodos de soldadura más utilizados, la soldadura MIG y TIG tienen menores aportes de calor.
El flujo de gas argón no sólo protege el metal de las altas temperaturas, sino que también tiene un efecto de enfriamiento, aumentando la resistencia al agrietamiento de la soldadura y reduciendo la deformación de la soldadura.
Para el acero inoxidable 316L, el tratamiento de recocido posterior a la soldadura no es necesario (el acero inoxidable austenítico generalmente no se somete a recocido para aliviar tensiones después de la soldadura). Las principales razones son:
1) El acero inoxidable austenítico tiene una plasticidad y tenacidad excelentes, por lo que no es necesario restaurar sus propiedades mediante un recocido para aliviar tensiones después de la soldadura.
2) El rango de temperatura de 450~850°C es la temperatura de sensibilización para el acero inoxidable austenítico.
El calentamiento prolongado en este rango puede degradar su resistencia a la corrosión. Si la soldadura contiene ferrita, esto también puede provocar fragilidad a 475 °C y fragilidad en fase sigma.
El tratamiento de recocido para aliviar tensiones después de la soldadura se encuentra dentro de este rango de temperaturas (excepto solución sólida y tratamientos de estabilización).
En casos especiales, es necesario un tratamiento de recocido para aliviar las tensiones posteriores a la soldadura:
1) Para estabilizar la geometría de las piezas del equipo, es necesario eliminar las tensiones residuales de la soldadura.
2) Si el equipo opera en un ambiente propenso a agrietarse por corrosión bajo tensión, es necesario eliminar la tensión de tracción residual.
2. Soldabilidad del acero inoxidable 304.
El acero inoxidable austenítico, representado por acero 18% Cr-8% Ni o acero inoxidable 304, generalmente no requiere precalentamiento ni tratamiento térmico posterior a la soldadura. Tiene buen rendimiento de soldadura.
Sin embargo, el acero inoxidable de alta aleación con alto contenido de níquel y molibdeno tiende a agrietarse durante la soldadura.
Otros problemas incluyen la fragilización de la fase σ (compuesto intermetálico Fe-Cr), fragilidad a baja temperatura inducida por ferrita, resistencia a la corrosión reducida y agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Después de la soldadura, la unión normalmente muestra buenas propiedades mecánicas, pero los carburos de cromo en los límites de los granos en la zona afectada por el calor pueden dar lugar a una capa pobre en cromo, que es propensa a la corrosión intergranular.
Para evitar estos problemas, utilice grados con bajo contenido de carbono (C≤0,03%) o grados con titanio o niobio añadido.
Para prevenir el agrietamiento a alta temperatura del metal soldado, comúnmente se considera eficaz controlar la ferrita δ en austenita, con una recomendación general de mantener al menos un 5% de ferrita δ a temperatura ambiente.
Para el acero utilizado principalmente para resistencia a la corrosión, opte por grados estabilizados con bajo contenido de carbono y aplique un tratamiento térmico adecuado posterior a la soldadura.
Para el acero utilizado principalmente para resistencia estructural, se debe evitar el tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar la deformación y fragilización causada por los carburos precipitados y la aparición de la fase δ.
6. Propiedades mecánicas
| Tipo | UTS N/mm |
Cosecha N/mm |
Cumplido % |
Tenacidad HRB |
Número DIN comparable | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| forjado | elenco | |||||
| 304 | 600 | 210 | 60 | 80 | 1.4301 | 1.4308 |
| 304L | 530 | 200 | 50 | 70 | 1.4306 | 1.4552 |
| 316 | 560 | 210 | 60 | 78 | 1.4401 | 1.4408 |
| 316L | 530 | 200 | 50 | 75 | 1.4406 | 1.4581 |
En todos los tipos de aceros, la austenita tiene el límite elástico más bajo. Por lo tanto, en términos de propiedades mecánicas, la austenita no es el material más adecuado para su uso en vástagos de válvulas.
En efecto, para garantizar una resistencia específica es necesario aumentar el diámetro de la varilla. El límite elástico no se puede aumentar mediante tratamiento térmico, pero se puede aumentar mediante conformado en frío.
Comparación de propiedades mecánicas entre aceros inoxidables 316L y 304
| Nota | Resistencia a la tracción (Mpa) |
Fuerza de producción (Mpa) |
Tasa de alargamiento (%) |
| ≥ | |||
| 0Cr18Ni9(304) | 520 | 205 | 35 |
| 00Cr17Ni14Mo2(316L) | 480 | 175 | 35 |
1. La principal diferencia química entre 316L y 304 es que 316L contiene molibdeno (Mo).
La adición de molibdeno al acero inoxidable austenítico aumenta su resistencia al calor y a la fluencia, mejorando su resistencia a las picaduras y a la corrosión intergranular.
El molibdeno puede pasivar la superficie del acero en soluciones salinas reductoras y altamente oxidativas, aumentando la resistencia a la corrosión del acero y previniendo la corrosión en soluciones de cloruro.
La inclusión de molibdeno mejora la resistencia a los ácidos reductores y a la corrosión, mientras que la reducción del contenido de carbono aumenta la resistencia a la corrosión intergranular y mejora la soldabilidad. La adición de molibdeno previene mejor la corrosión.
El 304 se clasifica como acero inoxidable con bajo contenido de carbono, mientras que el 316L es acero inoxidable con contenido ultrabajo en carbono.
El menor contenido de carbono puede reducir la aparición de corrosión intergranular. Sin embargo, tanto el 304 como el 316L son sensibles a los iones cloruro.
La resistencia del 304 a los iones de cloruro es significativamente más débil que la del 316L, por lo que generalmente se elige el 316L para entornos con alto contenido de cloruro.
2. La diferencia entre 316L y 304 es sustancial, particularmente con respecto a la corrosión intergranular.
El 304 se clasifica como acero inoxidable con bajo contenido de carbono, mientras que el 316L es acero inoxidable con contenido ultrabajo en carbono. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, menor será la resistencia del acero a la corrosión intergranular. Por tanto, el 316L supera al 304 en resistencia a la corrosión intergranular.
3. El acero inoxidable 316L tiene un contenido máximo de carbono de 0,03, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren recocido posterior a la soldadura y máxima resistencia a la corrosión.
En términos generales, el 316L tiene mejor resistencia a la corrosión y resistencia a la corrosión intergranular que el 304. En términos de soldabilidad, debido a su bajo contenido de carbono y otros factores combinados, el 316L supera al 304.
En cuanto a las propiedades mecánicas, la resistencia del 304 es superior a la del 316L. En términos de capacidad de mecanizado, la 316L tiene una capacidad de corte superior.
7. Propiedades magnéticas
Debido al uso generalizado de la austenita, se ha creado la falsa percepción de que todos los aceros inoxidables son no magnéticos.
En general, se entiende que la austenita no es magnética y que los aceros forjados endurecidos sí lo son.
Sin embargo, el 304 que ha sido conformado en frío puede ser algo magnético. Por otro lado, el acero fundido 100% austenita no es magnético.
4. Acero inoxidable con bajo contenido de carbono
La resistencia a la corrosión de la austenita proviene de la capa protectora de óxido de cromo que se forma en la superficie del metal.
Si el material se calienta a altas temperaturas de 450°C a 900°C, la estructura del material cambia y se forma carburo de cromo a lo largo del borde del cristal, evitando la formación de una capa protectora de óxido de cromo en el borde del cristal. cristal. y dando como resultado una reducción en la resistencia a la corrosión.
Esta corrosión se denomina "corrosión intergranular".
Para combatir esta corrosión se han desarrollado aceros inoxidables 304L y 316L con menor contenido en carbono, es decir, que no se produce carburo de cromo ni corrosión intergranular.
Cabe señalar que una mayor sensibilidad a la corrosión intergranular no significa que los materiales no bajos en carbono sean más susceptibles a la corrosión, y esta sensibilidad también es mayor en ambientes con alto contenido de cloro.
Tenga en cuenta que este fenómeno se debe a las altas temperaturas (450°C – 900°C) causadas a menudo por la soldadura.
Para una válvula de mariposa de asiento blando convencional, no es necesario utilizar acero inoxidable con bajo contenido de carbono ya que no soldamos la placa de la válvula, aunque la mayoría de las especificaciones requieren acero inoxidable 304L o 316L.
V. ¿Por qué se oxida el acero inoxidable?
¿Por qué el acero inoxidable todavía se oxida?
Cuando aparecen manchas marrones de óxido en la superficie de una tubería de acero inoxidable, puede resultar sorprendente, ya que muchas personas tienen la idea errónea de que el acero inoxidable no se oxida.
Sin embargo, el acero inoxidable puede corroerse en determinadas condiciones, ya que tiene la capacidad de resistir la oxidación atmosférica, pero también tiene la capacidad de corroerse en medios que contienen ácidos, álcalis y sal.
La resistencia a la corrosión del acero inoxidable varía según su composición química, estado de protección, condiciones de uso y tipo de entorno ambiental.
Por ejemplo, los tubos de acero 304 tienen una excelente resistencia a la corrosión en una atmósfera seca y limpia, pero pueden oxidarse rápidamente en zonas costeras saladas que contienen grandes cantidades de sal.
Por otro lado, los tubos de acero 316 funcionan bien en estas condiciones. Es importante señalar que no todo el acero inoxidable es resistente a la corrosión y al óxido en todos los entornos.
