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ACEROS INOXIDABLES
Definición: Aceros que bajo determinadas condiciones resisten la acción corrosiva y oxidante de atmósferas reactivas como ser: corrosión atmosférica, ambientes industriales, gases a temperatura, ácidos débiles y fuertes, sales, soluciones alcalinas etc.
Su resistencia a la corrosión se debe a la formación espontánea
de una película muy delgada, adherente e
impermeable de óxido de cromo que impide el ataque del medio o lo disminuye a niveles
despreciables.
Acero Inox.
1 a 2 nm de espesor
Barrera física de Óxido de cromo
Entorno
Intergranular (Sensitización)
Picaduras
Uniforme
Corrosión bajo Tensión
FORMAS DE CORROSIÓN QUE SE OBSERVAN EN LOS
INOXIDABLES
• Ambientes ácidos y soluciones alcalinas
calientes. • Predecible • Muy lenta en estado pasivo. • Contenido de azufre (Malo).
• Níquel (bueno).
• Esta claro como progresa pero no
como da comienzo una picadura en un
acero inoxidable
Zonas sin Cr
Composición química adecuada
Estado microestructural
del inoxidable
Medio conveniente
TRES FACTORES DEBEN CONCURRIR SIMULTÁNEAMENTE PARA QUE SE FORME LA CAPA DE ÓXIDO, PERMANEZCA ESTABLE Y SE ALCANCE EL ESTADO DE INOXIDABILIDAD EN LA
SUPERFICIE
1 – efecto del Cromo 2 – efecto del Níquel 3 – efecto del Carbono
Medio de ataque Estado microestructural del
acero inoxidable
T.T adecuado para obtener generalmente
microestruturas monofásicas. Evitar la
precipitación de carburos para lograr la
mayor disolución de los aleantes Cr – Ni –
Mo en la matriz. Contenido
inclusionario mínimo. Estado superficial
10 años
48 horas
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN
• La resistencia a la corrosión aumenta con el % Cr • Para 12% Cr se alcanza la invulnerabilidad a la corrosión atmosférica • Para otras atmósferas más agresivas debe aumentarse el % de Cr más allá del 12%
La capacidad de no oxidarse no es generalmente el único
criterio de diseño considerado.
Costo Propiedades Mecánicas
Dificultades para su fabricación
Resistencia (Dureza)
Ductilidad Soldabilidad Deformabilidad
Maquinabilidad Esto trae como consecuencia
que exista una amplia gama de aceros inoxidables
CLA
SIFI
CA
CIÓ
N
Ferríticos Martensíticos Austeníticos PH
Aceros Inoxidables
0% C
DIAGRAMA Fe - Cr
Cambios en el DIAGRAMA Fe - C
EFECTO CARBONO + CROMO
CARBONO es austenizante CROMO es ferritizante
%0 Cromo %0 Carbono
EFECTO DEL NÍQUEL
Diagrama Fe - Ni
% Niquel
EFECTO DEL NÍQUEL + CROMO
NÍQUEL es austenizante
Diagramas de fases Fe-Ni para un acero de bajo contenido de
carbono para porcentajes crecientes de Cromo.
Condiciones reales de enfriamiento (aire –
aceite)
CROMO es ferritizante
EFECTO DEL NÍQUEL + CROMO
Para condiciones reales de enfriamiento (aire – aceite)
Zona de ferrita estable
El Níquel aumenta la estabilidad de la
capa de óxido superficial y favorece su formación.
¿Por qué Níquel?
Cr eq = (Cr) + 2(Si) + 1.5(Mo) + 5(V) + 5.5(Al) + 1.75(Nb) + 1.5(Ti) + 0.75(W)
Ni eq = (Ni) + (Co) + 0.5(Mn) + 0.3(Cu) + 25(N) + 30(C)
Diagrama de Schaeffler
Cromo equivalente
Níq
ue
l eq
uiv
ale
nte
colables
Ferr
ític
os
15 a 30 % Cr (más que los martensíticos - esto es a
los fines de achicar el bucle gamma)
Bajo contenido de carbono < 0,12% C
Temperatura máxima de utilización:
850°C (17% Cr) 1050°C (27%Cr)
No admiten T.T – Endurecibles solo por
deformación en frío con limitaciones
Son de baja resistencia y pobre ductilidad a
temperatura ambiente a medida que aumenta%
Cr
Ener
gía
% Cr 14 18 16 20
%C
Problemas de crecimiento de grano. No hay posibilidad de
regeneración. Sólo admiten recocidos
a ≈ 825°C
Para altos % Cr y exposición a más de 450°C
se fragilizan por precipitación de fase sigma
Tienen transición dúctil - frágil
Todos son factibles de recibir un tratamiento de temple y revenido. Son aceros de gran templabilidad
(templan al aire aunque para grandes secciones se usa aceite). Temperatura
de austenización alta (se busca disolver los carburos).
Poseen un mayor % de C que los
ferríticos > 0,15 %
% de Cr 12 a 14% (algunos especiales
tienen 17% y + carbono son de elevada dureza)
Mar
ten
síti
cos
Curvas Jominy
La dureza del revenido no decae sustancialmente
hasta los 550°C.
Mar
ten
síti
cos
Revenidos a baja temperatura dan las máximas durezas y
mayor resistencia a la oxidación (> % de
aleantes en solución)
Oxidación Tmax: 750° C
Son malos conductores del calor y deben incrementarse los
tiempos de austenización
Características
Aleados fundamentalmente con Cromo y Níquel en altos
porcentajes
Mayor resistencia a la corrosión atmosférica y ácida que los anteriores
No admite T.T por ser monofásico a todas las
temperaturas. Endurecibles por deformación en frío.
Creep Posee mayor resistencia
mecánica a alta temperatura comparado
con los anteriores.
Oxidación Tmax: 800° C (18-8) AISI 304/303/316 1150° C (25-20) AISI 310S
La austenita ofrece gran ductilidad y tenacidad, resistencia mecánica en caliente y a la corrosión
Au
ste
nít
ico
s
Ino
xid
able
s P
H
Semiausteníticos Ms < temp. ambiente
Martensíticos Ms > temp. Ambiente (100 a 150°C)
En estado martensítico son llevados a un tratamiento de
envejecido o precipitado
RESISTENCIA MECÁNICA
PR
OP
IED
AD
ES
PR
OP
IED
AD
ES
TENACIDAD MEDIDA POR IMPACTO
PR
OP
IED
AD
ES
RESISTENCIA A LA OXIDACIÓN POR
ALTA TEMPERATURA
PR
OP
IED
AD
ES
CREEP a 540°C Y A 650°C E=1% y 10.000 hs de
ensayo
PR
OP
IED
AD
ES
CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA
PR
OP
IED
AD
ES
COEFICIENTE DE DILATACIÓN
TÉRMICA
PR
OP
IED
AD
ES
PRECIO RELATIVO APROXIMADO
PR
OP
IED
AD
ES
MAQUINABILIDAD RELATIVA
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