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Universidad Nacional de Rosario

Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniera y Agrimensura

Escuela de Ingeniera Mecnica

Ciencia de los Materiales

Seminario

Aceros inoxidables austenticos

Integrantes:

Bucciarelli Bruno

Cravero Lucio

Lopez Lautaro

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INTRODUCCIN

Los aceros inoxidables son un grupo de aceros aleados que presentan una

resistencia muy significativa a la corrosin. Las pruebas y experimentos realizados indican

que, para ello, se requiere un mnimo de 10,5% de cromo.

Adicionando un poco ms del 10% de cromo al acero, ste no presenta herrumbre

en condiciones normales. La herrumbre del acero es la formacin de xido de hierro y el

proceso de oxidacin de cualquier metal se llama corrosin. La corrosin resultante del

acero no lo protege y si ste no est suficientemente cubierto (con pintura u otros

medios), toda la pieza o componente puede eventualmente empezar a corroerse. Cuando

el Acero Inoxidable se expone a la atmsfera, el xido de cromo se forma

automticamente en la superficie debido a la altsima afinidad que tiene el Cromo para

combinarse con Oxgeno. Esta capa de xido de cromo, de slo 130 ngstrom de espesor,

es pasiva (qumicamente inerte), tenaz (fuertemente sujeta a la superficie del Acero

Inoxidable) y auto renovable. La propiedad de auto renovacin de la capa superficial del

metal significa que al modificarla (lo que ocurre cuando la superficie se mecaniza o se ralla

o cualquier otras accin mecnica), la capa superficial se renueva por s sola. Todo lo que

necesitamos para que el Acero Inoxidable se comporte como tal es oxgeno, el cual est

presente en el aire de la atmsfera.

CLASIFICACIN DE LOS ACEROS

Las propiedades de los aceros inoxidables son influenciadas significativamente por

su composicin qumica, la que a su vez determina las caractersticas microestructurales

de estas aleaciones. En la actualidad, los aceros inoxidables se pueden clasificar en forma

general en cinco grandes familias:

- Los aceros inoxidables ferrticos. - Los aceros inoxidables austenticos.

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- Los aceros inoxidables martensticos - Los aceros inoxidables austenoferrticos (dplex) -Los aceros inoxidables endurecibles por precipitacin

En este caso, slo estudiaremos los AUSTENTICOS.

ACEROS INOXIDABLES AUSTENTICOS

Este es el grupo ms popular de la familia de aceros inoxidables. Son aleaciones no

magnticas endurecibles por conformado en fro (en cuyo caso es posible que se vuelvan

ligeramente magnticas) pero no por tratamiento trmico. Su microestructura est

constituida fundamentalmente por granos de austenita. La presencia de Ni en estos

aceros permite estabilizar la fase austentica, pues de otro modo la adicin nica de

Cromo producira una microestructura ferrtica a temperatura ambiente.

Los aceros inoxidables austenticos tienen una excelente resistencia a la corrosin, muy

buena conformabilidad y en trminos generales son fcilmente soldables (mejor que los

ferrticos). Algunas de sus propiedades pueden ser:

Excelente resistencia a la corrosin

Endurecimiento por trabajo en fro y no por tratamiento trmico

Excelente soldabilidad

Excelente factor de higiene y limpieza

Formado sencillo y de fcil transformacin

Habilidad de ser funcionales a temperaturas extremas

Son no magnticos

Este tipo de acero inoxidable se obtiene adicionando elementos formadores de

austenita, como el nquel, manganeso y nitrgeno. El contenido de cromo vara del 16 al

26% y su contenido de carbono es del rango de 0,003 al 0,008%. En al Fig. 1 se muestra el

efecto del incremento del contenido de Ni en un acero de 18 % de Cr.

Las aleaciones de muy bajo carbono son usadas frecuentemente en la produccin

de artculos que requieran baja permeabilidad magntica. Pueden desarrollar ferromagne-

tismo cuando se los trabaja en fro durante la fabricacin, debido a que puede generarse

algo de ferrita o martensita de bajo porcentaje de carbono. Un recocido puede restaurar

la condicin de totalmente austenticos.

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Como se mencion anteriormente estos aceros no se pueden endurecer por

tratamiento trmico, no obstante se los aplica para mejorar propiedades como resistencia

a la corrosin. Por ejemplo, son recocidos para asegurar la mxima resistencia a la

corrosin y restaurar la mxima ductilidad y ablandamiento.

Durante el recocido, los carburos que decrecen marcadamente la resistencia a la

corrosin intergranular, se disuelven. Como la precipitacin de los carburos puede ocurrir

entre los 400 y 840C, es deseable realizar el recocido sobre este lmite. Adems es

necesario que los carburos estn disueltos antes de comenzar el enfriamiento, y como

esto ocurre muy lentamente, se elige la temperatura ms elevada que no aumente el

tamao de grano, cercana a los 1090 C. Un temple en agua posterior, evitar la

formacin de nuevos precipitados.

Los aceros inoxidables austenticos normalmente tienen mayor resistencia a la

corrosin que los ferrticos y martensticos, porque los carburos de cromo se

descomponen y los elementos permanecen en solucin slida por enfriamiento rpido

desde alta temperatura. Sin embargo si se enfra lentamente, como en los procesos de

soldadura, entre 870 y 600 C, precipitan carburos de cromo en bordes de grano dejando

pobre en cromo la zona vecina al borde, lo que facilita el fenmeno denominado

corrosin intergranular o sensibilizacin.

Fig. 1

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El dficit de cromo en estas zonas empobrecidas las hace ms propensas a la corrosin en comparacin al resto del material. Para evitarlo se puede bajar al mnimo el contenido de C (0.03 %) aceros con denominacin L1-, o bien agregar niobio o titanio; estos elementos tienen mayor tendencia a formar carburos que el cromo, permitindole a este ltimo permanecer en solucin slida en el hierro y as mantener su capacidad de resistencia a la corrosin. Ms adelante se detallan posibles soluciones a este problema.

1 Ver Clasificacin de aceros segn norma AISI, ms abajo.

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Los aceros austenticos se pueden dividir en dos categoras, segn la clasificacin

AISI:

Serie AISI 300. Aleacin de Cromo-Nquel.

Serie AISI 200. Aleacin de Cromo-Manganeso-Nitrgeno.

Serie 300 AISI

Es la ms extensa, contiene alto porcentaje de nquel y un cierto porcentaje de

manganeso. Adems pueden contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio,

elementos que son adicionados para conferir ciertas caractersticas. Tambin se puede

usar azufre para mejorar su maquinabilidad.

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Propiedades

Estos aceros son los ms utilizados por su amplia variedad de propiedades, entre

ellas buena resistencia a la traccin, tenacidad y ductilidad. Es el acero que posee mejor

resistencia a la corrosin, se endurece por conformado en fro y puede ser utilizado en un

amplio rango de temperaturas. Es no magntico y tiene una excelente soldabilidad.

Serie 200 AISI

En la serie 200 AISI el nquel se encuentra en menor proporcin (hasta 6%) y

mantiene la estructura austentica debido a altos niveles de nitrgeno. El manganeso, de 5

a 10%, es necesario para aumentar la solubilidad del nitrgeno en austenita. Se

caracterizan por un alto valor de lmite elstico y tensin de rotura, pero su ductilidad es

baja si se compara con la de la serie AISI 300.

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Propiedades

Las caractersticas de estos aceros se deben principalmente a su estructura FCC,

que le transfiere una gran ductilidad, conformabilidad, tenacidad y excelente resistencia al

impacto, siendo materiales que se pueden endurecer por trabajo en fro, aunque no por

tratamientos trmicos. La resistencia a la oxidacin es muy superior a los otros tipos de

aceros inoxidables, lo que favorece los procesos de soldadura que pueden realizarse sin

inconvenientes; gracias a esto son muy utilizados para la fabricacin de envases y caeras

para la industria qumica y petroqumica, donde la corrosin es una condicin de servicios

determinante. En general son no magnticos, pero pueden serlo si se trabajan en frio. El

conformado en frio es una va para mejorar sus propiedades mecnicas, especficamente

el lmite elstico, que es relativamente bajo con respecto a otros materiales. Entonces, la

reduccin en seccin o el trabajo en frio aumentan el valor del lmite elstico y la tensin

de rotura, mientras disminuye la capacidad del acero al alargamiento.

FABRICACION

El acero inoxidable se utiliza con facilidad en los procesos como el perfilado,

guillotinado, prensado, taladrado, soldado y troquelado. En nuestro pas, el proceso de

obtencin ms usado es el colado. Estos aceros austenticos tienen como caracterstica su

endurecimiento por deformacin, por lo que se requiere agregar cerca de un 50% ms de

energa en comparacin a un acero al carbono de espesor similar.

Los tipos austenticos tambin estn sujetos al retorno elstico por lo que se deben

deformar con cierto exceso para contemplar esa propiedad. Todas las herramientas

utilizadas con acero inoxidable deben estar dedicadas nicamente a este tipo de acero

para evitar la contaminacin de la superficie.

PERFILADO

El perfilado es un proceso de conformado por deformacin plstica. Consiste en

una operacin de plegado que se realiza de forma gradual en sucesivas etapas, en cada

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una de las cuales tiene lugar una pasada. De este modo la seccin transversal de la chapa

se va aproximando etapa a etapa a la del perfil deseado. Para este proceso se utilizan

rodillos giratorios enfrentados entre los cuales circula el material.

El perfilado tiene lugar a temperatura ambiente y sin modificacin terica del

espesor inicial de la chapa, diferencia fundamental con el proceso de laminacin.

Prcticamente todos los metales que se pueden conformar plsticamente son

susceptibles de ser perfilados. Sin embargo, el material ms comn es el acero, ya que

entre los ms habituales en la industria es aquel para el cual el perfilado presenta las

mayores ventajas. En cuanto a los aceros inoxidables, aunque necesitan fuerzas y

potencias ms altas, todos pueden ser utilizados a excepcin de algunos aceros

martensticos.

CORROSIN DE ACEROS

Corrosin galvnica

La corrosin galvnica es un proceso electroqumico en el que un metal se corroe

cuando est en contacto elctrico con un tipo diferente de metal y ambos metales se

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encuentran inmersos en un electrolito o medio hmedo. Las reacciones galvnicas se

aprovechan en bateras y pilas para generar una corriente elctrica de cierto voltaje. El

electrolito suministra el medio que hace posible la migracin de iones. Los iones metlicos

en disolucin pueden moverse desde el nodo al ctodo. El resultado final es la corrosin

del metal andico (el de menor potencial de reduccin)

Corrosin por erosin

La corrosin por erosin es el efecto producido cuando el movimiento de un

agente corrosivo sobre una superficie de metal acelera sus efectos a causa del

desgaste mecnico.

El papel de la erosin se atribuye generalmente a la eliminacin de pelculas

superficiales protectoras: por ejemplo, las pelculas protectoras formadas por el cromo en

aceros inoxidables. Un metal oxidado ralentiza su deterioro porque la superficie ya

oxidada dificulta que el interior contine oxidndose. Si por ejemplo el polvo o la arena,

impulsadas por el viento, eliminan esa capa exterior de xido, el metal continuar

deteriorndose al haber perdido su proteccin.

Corrosin por picado

Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosin generalizada y el

proceso produce unas pequeas picaduras en el cuerpo que afectan. Ocurre como un

proceso de disolucin andica local donde la prdida de metal es acelerada por la

presencia de un nodo pequeo y un ctodo mucho mayor. El nodo que normalmente

produce este tipo de corrosin es cloruro, aunque otros haluros o aniones pueden tener

efectos similares. Durante el desarrollo de una picadura, los elementos corrosivos pueden

crear una solucin corrosiva, que conduce a procesos de corrosin ms rpidos

CARACTERISTICAS Y USOS MAS COMUNES

Para resumir, se detallan las propiedades que identifican a los aceros inoxidables

austenticos. Es el grupo de aceros inoxidables con mayores prestaciones desde el punto

de vista de fabricacin de componentes y equipos, as como de comportamiento en

servicio. Tienen propiedades de conformacin excelente, muy buena soldabilidad y gran

resistencia a los distintos tipos de corrosin. Tambin poseen excelente factor de higiene -

limpieza, fciles de transformar, excelente soldabilidad, no se endurecen por tratamiento

trmico. En la industria qumica y petroqumica, los aceros inoxidables ofrecen elevada

resistencia a la corrosin y excelentes propiedades mecnicas as como un bajo costo de

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mantenimiento. En la industria alimenticia y en la farmacutica, proveen excelentes

condiciones de higiene adems de su resistencia a la corrosin y duracin a largo plazo.

Usos por tipo:

AISI 301: Utilizado para finalidades estructurales, en equipos de la industria aeronutica,

ferroviaria, petrolera, en la confeccin de cuchillos, piletas y frisos.

AISI 304: Equipos de la industria aeronutica, ferroviaria, naval, petroqumica, de papel,

textil, frigorfica, de hospitales, lcteos, farmacutica, cosmtica, tubos, tanques,

utensilios domsticos, estampados general y profundo.

AISI 304L: Equipos de la industria aeronutica, ferroviaria, naval, petroqumica, de papel,

textil, frigorfica, de hospitales, lcteos, farmacutica, cosmtica, tubos, tanques,

utensilios domsticos, estampados general y profundo.

AISI 310: Para altas temperaturas, hornos, incineradores, calderas, etc.

AISI 316: Construccin civil y uso para arquitectura, equipos para industrias aeronutica,

ferroviaria, naval, qumica, petroqumica, farmacutica, cosmtica, textil, de gomas, de

tintas, lctea, de hospitales, minera, refineras, tubos, tanques, destileras y calderas.

AISI 316L: Construccin civil y uso para arquitectura, equipos para industrias aeronutica,

ferroviaria, naval, qumica, petroqumica, farmacutica, cosmtica, textil, de gomas, de

tintas, lctea, de hospitales, minera, refineras, tubos, tanques, destileras y calderas.

AISI 321: Componentes resistentes a temperaturas en industria de energa elctrica,

componentes soldados, industria alimenticia, tubos y tanques en general.

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Bibliografia:

http://www.multimet.net/pdf/introduccionacero.pdf

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3319/4/55868-4.pdf

http://www.metalesindustriales.com/media/File/aceros_inoxidables.pdf

http://www.steel.org

http://www.cedinox.es/revistas/pdf/tipos/ACX120-140-180.pdf

http://www.euro-inox.org/pdf/map/What_is_Stainless_Steel_SP.pdf

http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografia/16-

_TT_aceros_inoxidables_v2.pdf