¿Qué es exactamente el acero inoxidable "PH"?
Excelente pregunta.
En comparación con los grados martensíticos tradicionales, los grados PH ofrecen ventajas como alta resistencia, excelente resistencia a la corrosión y procesos de tratamiento térmico simplificados.
PH significa "endurecimiento por precipitación", un tipo de tratamiento térmico que difiere ligeramente del tratamiento térmico tradicional de los grados martensíticos.
Se realiza un "tratamiento de solución" inicial a altas temperaturas, generalmente 1900 grados Fahrenheit, para garantizar que todos los elementos de aleación necesarios para la reacción de endurecimiento se distribuyan uniformemente por toda la estructura metálica.
A estas temperaturas, la estructura es austenítica. A partir de esta temperatura, la aleación se enfría a un ritmo que mantiene la distribución de los elementos endurecedores en la solución.
Según la composición química de aleaciones específicas, las estructuras producidas después del “tratamiento en solución” son martensita, semiaustenita o austenita.
Estas estructuras contienen más elementos endurecedores que aquellas que son completamente estables, por lo que solo están esperando un tratamiento térmico adicional para inducir cambios en su interior.
Sin embargo, son lo suficientemente estables como para que podamos optar por fabricar componentes antes del tratamiento térmico de endurecimiento final.
Este tratamiento térmico adicional, a una temperatura relativamente baja, se denomina "envejecimiento". El aumento de temperatura y tiempo permite que los elementos móviles se combinen y formen “precipitados” (partículas pensantes), que posteriormente fortalecen la estructura.
Tipo de aleación de PH
Clasificaremos los tipos de aleaciones de PH en función de la estructura obtenida mediante el tratamiento en solución…
1. Tipo martensítico
Durante el tratamiento en solución forman martensita baja en carbono, que es relativamente más blanda pero también quebradiza. La aleación no debe utilizarse en condiciones de tratamiento en solución.
Cuando se recalientan a la temperatura de envejecimiento, las partículas formadas fortalecen aún más la estructura y mejoran la resistencia y el rendimiento contra la corrosión.
La condición de tratamiento térmico resultante está representada por la letra H seguida de la temperatura de envejecimiento.
Por ejemplo: H900 indica que se sometió a un tratamiento de solución, seguido de un envejecimiento a 900 grados Fahrenheit. A través de un segundo tratamiento térmico simple, la dureza aumenta y el límite elástico mínimo alcanza los 170.000 psi.
El estado varía entre H900 y H1150, o incluso el doble de H1150 (envejecido dos veces a 1150 grados Fahrenheit). Cuanto mayor es la temperatura de envejecimiento, menor es la resistencia, pero aumenta la tenacidad.
H1150M es la condición de envejecimiento que produce la dureza más baja.
Tratado con solución, recocido con solución, recocido y Cond A son sinónimos al describir las condiciones.
Normalmente, estos tipos se someten a un tratamiento de solución en la acería, seguido de un tratamiento de envejecimiento después de fabricar piezas adicionales.
Si ya se encuentra en el estado de envejecimiento deseado, no es necesario ningún tratamiento térmico adicional. Esto depende enteramente del contenido del plan de producción ideal proporcionado.
Los aceros inoxidables comunes en este grupo incluyen 17-4 (también conocido como 630), 15-5, 13-8, 450 y 455.
2. Tipo semiaustenítico
La composición química de estas aleaciones da como resultado una variedad de estructuras distintas durante las etapas del tratamiento térmico.
Como todos los aceros inoxidables PH, el primer paso es el “tratamiento en solución”. Esto logra una distribución uniforme de los elementos involucrados en la reacción de endurecimiento dentro de la estructura austenítica.
Después de enfriarse desde la temperatura de la solución, la estructura de estas aleaciones permanece en estado austenítico a temperatura ambiente... pero sólo temporalmente.
Esta estructura austenítica relativamente suave y dúctil nos brinda la oportunidad de realizar una gama más amplia de fabricación que la que permiten los tipos martensíticos antes del endurecimiento.
Bueno… parece que encontramos una manera de tener nuestro pastel y comérselo también. Podemos obtener un metal más blando y moldeable en esta etapa, y luego podemos endurecerlo hasta alcanzar la alta resistencia del acero inoxidable PH totalmente martensítico.
Para lograr el endurecimiento final del material, primero debemos permitir que la estructura austenítica se transforme en estructura martensítica. Hay tres métodos para formar la estructura martensítica.
Cualquiera de los siguientes:
Enfriar a aproximadamente -100 grados Fahrenheit y mantener durante hasta 8 horas.
O
Caliente a aproximadamente 1400 grados Fahrenheit y manténgalo así por hasta 3 horas.
O
Trabajo en frío (como placa laminada en frío)
Ahora que tenemos la estructura martensítica, el conocido tratamiento de envejecimiento puede realizar el endurecimiento final de estos grados.
El proceso de endurecimiento de dos pasos para estos grados se indica con un prefijo seguido de H y la temperatura de envejecimiento. El prefijo indica el método de formación de martensita.
Por ejemplo:
- R H950 denota tratamiento criogénico (de ahí R), seguido de envejecimiento a 950 grados Fahrenheit.
- T H1050 significa un proceso térmico y luego envejece a 1050 grados Fahrenheit.
- C H900 representa el trabajo en frío, posteriormente envejecido a 900 grados Fahrenheit.
Ejemplos comunes de grados de acero semiaustenítico incluyen 17-7 (AISI 631), 15-7 (632), AM-350 (633) y AM-355 (634).
Las aplicaciones normalmente requieren una limpieza superior del acero refundido, y los detalles precisos del tratamiento térmico requerido varían según el tipo y la especificación del acero.
3. Tipo austenítico
La última categoría de aceros inoxidables PH son aquellos que conservan una estructura austenítica desde el tratamiento en solución hasta el proceso de envejecimiento.
Aunque su resistencia es mucho menor que la de los otros dos tipos de PH, no son magnéticos y tienen mayor resistencia que los aceros inoxidables de la serie 300.
El tratamiento con solución generalmente ocurre a temperaturas más altas en comparación con otros tipos. El envejecimiento también ocurre a temperaturas más altas, generalmente por encima de 1300.
En la mayoría de los casos, sólo se aplica un tratamiento de envejecimiento a la aleación. Como las temperaturas de envejecimiento son más altas, estas aleaciones se pueden utilizar a temperaturas donde otros tipos de PH perderían resistencia.
Un ejemplo de este tipo es el acero inoxidable A286, que tiene una limpieza de reflujo de vacío superior, ideal para aplicaciones de turbinas o motores aeroespaciales.
