Acero Inoxidable: Características y Aplicaciones

El desarrollo del acero inoxidable proviene de sus propiedades inherentes, que a su vez satisfacen diversas demandas. Si bien su característica clave es la resistencia a la corrosión, el acero inoxidable no se define únicamente por este rasgo. También posee propiedades mecánicas únicas (como la resistencia al rendimiento, la resistencia a la tracción, la resistencia al fluencia, la resistencia a alta temperatura y la resistencia a baja temperatura), propiedades físicas (incluyendo la densidad, la capacidad calorífica específica, el coeficiente de expansión lineal, la conductividad térmica, la resistividad eléctrica, la permeabilidad magnética y el módulo de elasticidad), procesabilidad (como la formabilidad, la soldabilidad y la maquinabilidad), así como características metalográficas (composición de fases, microestructura, etc.). Estas propiedades definen colectivamente el acero inoxidable. A continuación, presentaremos brevemente algunas de sus características fundamentales.

(1) Resistencia (Resistencia a la tracción, Resistencia de cedencia)

La resistencia del acero inoxidable está influenciada por varios factores, siendo la adición de diferentes elementos químicos, principalmente elementos metálicos, la más crucial y fundamental. Diferentes tipos de acero inoxidable exhiben características de resistencia variables debido a las diferencias en sus composiciones químicas.

(a) Aceros Inoxidables Martensíticos

Los aceros inoxidables martensíticos, al igual que los aceros aleados ordinarios, poseen la capacidad de endurecerse mediante temple. Por lo tanto, se pueden lograr una amplia gama de propiedades mecánicas al seleccionar grados apropiados y condiciones de tratamiento térmico.

Los aceros inoxidables martensíticos se pueden clasificar ampliamente como aceros inoxidables de hierro-cromo-carbono. Pueden dividirse además en aceros inoxidables martensíticos de cromo y aceros inoxidables martensíticos de cromo-níquel. A continuación se describen las tendencias en los cambios de resistencia al añadir elementos como cromo, carbono y molibdeno a los aceros inoxidables martensíticos de cromo, así como las características de resistencia al añadir níquel a los aceros inoxidables martensíticos de cromo-níquel.

Bajo condiciones de temple y revenido, aumentar el contenido de cromo en aceros inoxidables martensíticos de cromo conduce a un aumento en el contenido de ferrita, reduciendo así la dureza y la resistencia a la tracción. Para los aceros inoxidables martensíticos de cromo de bajo carbono en estado recocido, un aumento en el contenido de cromo resulta en un ligero aumento en la dureza y una ligera disminución en la elongación. Con un contenido de cromo fijo, un aumento en el contenido de carbono eleva la dureza del acero después del temple mientras reduce su plasticidad. El propósito principal de añadir molibdeno es mejorar la resistencia, dureza y efecto de endurecimiento secundario del acero. El efecto de la adición de molibdeno se vuelve particularmente pronunciado después del temple a baja temperatura, siendo su contenido típicamente inferior al 1%. En los aceros inoxidables martensíticos de cromo-níquel, la presencia de una cierta cantidad de níquel reduce el contenido de δ-ferrita en el acero, permitiéndole alcanzar valores de dureza más altos.

La composición química de los aceros inoxidables martensíticos se caracteriza por la adición de elementos como el molibdeno, tungsteno, vanadio y niobio sobre la base de diferentes combinaciones de 0.1%-1.0% de carbono y 12%-27% de cromo. Debido a su estructura cúbica centrada en el cuerpo, su resistencia disminuye drásticamente a altas temperaturas. Sin embargo, por debajo de 600°C, exhiben una resistencia a alta temperatura y resistencia a la fluencia que se encuentran entre las más altas de todos los tipos de aceros inoxidables.

(b) Aceros Inoxidables Ferríticos

Según los hallazgos de la investigación, cuando el contenido de cromo es inferior al 25%, la estructura ferrítica inhibe la formación de la estructura martensítica, lo que provoca que la resistencia disminuya con el aumento del contenido de cromo. Cuando el contenido de cromo supera el 25%, el efecto de fortalecimiento por solución sólida de la aleación aumenta ligeramente la resistencia. Un aumento en el contenido de molibdeno facilita la formación de una estructura ferrítica, promueve la precipitación de las fases α', β y χ, y mejora la resistencia a través del fortalecimiento por solución sólida. Sin embargo, también aumenta la sensibilidad al muesca, reduciendo así la tenacidad. El efecto del molibdeno en el aumento de la resistencia de los aceros inoxidables ferríticos es mayor que el del cromo.

La composición química de los aceros inoxidables ferríticos se caracteriza por contener entre 11% y 30% de cromo, con la adición de niobio y titanio. Su resistencia a altas temperaturas es la más baja entre todos los tipos de aceros inoxidables, pero exhiben una fuerte resistencia a la fatiga térmica.

(c) Aceros Inoxidables Austeníticos