Aceros Inoxidables Especiales – Austeníticos y Superausteníticos

 
Los aceros inoxidables son aleaciones de bases de hierro, que contienen cromo, carbono y otros elementos, principalmente níquel, molibdeno, manganeso, silicio y titanio. El cromo, que se encuentra en un porcentaje no inferior al 10 %, le confiere la propiedad de ser mucho más resistente a la corrosión que lo que sería el hierro sin la presencia de este aleante. Esta característica se debe a la pasivación de la aleación en un ambiente oxidante.

Son muy utilizadas en una amplia variedad de aplicaciones de la industria, ya que además de ser resistentes a la corrosión tienen muy buenas propiedades mecánicas. Se clasifican en cinco familias diferentes; cuatro de ellas corresponden a las particulares estructuras cristalinas formadas en la aleación: austenita, ferrita, martensita y dúplex (austenita más ferrita); mientras que la quinta corresponde a aleaciones endurecidas por precipitación, basadas más en el tipo de tratamiento térmico usado que en la estructura cristalina.

 
Los tratamientos térmicos en aceros inoxidables se realizan para producir cambios en las condiciones físicas, propiedades mecánicas, nivel de tensiones residuales y restaurar la máxima resistencia a la corrosión. Frecuentemente en el mismo tratamiento se logra una satisfactoria resistencia a la corrosión y óptimas propiedades mecánicas.

Los Austeníticos y Superausteníticos tienen mayor resistencia a la corrosión que los ferríticos y martensíticos, porque los carburos de cromo se descomponen y el Cr y el C permanecen en solución sólida por enfriamiento rápido desde alta temperatura. Sin embargo si se enfría lentamente, como en los procesos de soldadura, entre 870 y 600º C los carburos de cromo precipitan en bordes de grano dejando pobre en Cr la zona vecina al borde, lo que facilita el fenómeno denominado “corrosión intergranular”. Esto puede solucionarse bajando al mínimo el contenido de C (0.03 %), o bien agregando niobio o titanio; estos elementos tienen mayor tendencia a formar carburos que el Cr, permitiéndole a este último permanecer en solución sólida en el hierro y así mantener su capacidad de resistencia a la corrosión.

 
Son aceros inoxidables con gran cantidad de níquel (4 a 37%) para estabilizar la austenita. También pueden contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio, elementos que son utilizados para conferir ciertas características.

Las principales características de los inoxidables Austeníticos y Superausteníticos en general, se deben a su estructura FCC, que le trasfiere una gran ductilidad, conformabilidad, tenacidad y excelente resistencia al impacto, siendo materiales que se pueden endurecer por trabajo en frío. No así por tratamientos térmicos, ya que el níquel estabiliza la austenita a temperatura ambiente.

La resistencia a la oxidación es muy superior a los otros tipos de aceros inoxidables por lo expuesto anteriormente, lo que favorece los procesos de soldadura que pueden realizarse perfectamente; gracias a esto son muy utilizados para la fabricación de envases y cañerías para la industria química y petroquímica, donde la corrosión es una condición de servicios determinante.

Suelen ser no magnéticos y en algunos casos, cuando se trabajan en frío, pueden serlo. El conformado en frío es una vía para mejorar sus propiedades mecánicas, específicamente el límite elástico, que es relativamente bajo con respecto a otros materiales. Entonces, la reducción en sección o el trabajo en  frío aumentan el valor del límite elástico y la tensión de rotura, mientras disminuye la capacidad del acero al alargamiento. 

Duplex-Superduplex

Son aleaciones bifásicas austenítico-ferríticas, cuyo límite elástico duplica al de los aceros austeníticos y una resistencia a la corrosión similar. Esto posibilita soportar mayores esfuerzos en el trabajo o una disminución del tamaño de los componentes, lo que implica un importante ahorro de material. Poseen una excelente tenacidad, superior a los aceros ferríticos.

Titanio y Exóticos

La combinación de alta dureza – peso, excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión hacen del Titanio la mejor elección para muchas aplicaciones críticas.

A día de hoy, las aleaciones de Titanio se utilizan en aplicaciones tales como componentes para motores, turbinas de gas, plantas nucleares, plantas de procesamiento de alimentos, plantas petrolíferas, intercambiadores de calor, industria marina y prótesis médicas.

Las primordiales razones para elegir el Titanio y sus aleaciones se basan en su extraordinaria resistencia a la corrosión y su muy versátil combinación de baja densidad (4.5g/cm3) y alta dureza. La dureza varía entre 480MPa de algunos grados de Titanio comercial hasta cerca de 1.100MPa de aleaciones de Titanio.

Otra importante característica del Titanio y sus aleaciones es la transformación reversible de su estructura cristalina de alfa (hexagonal compacta) a beta (centrada de cuerpo cúbico), cuando la temperatura excede de ciertos límites. Este comportamiento alotrópico, que depende del tipo y concentraciones de la aleaciones, permite complejas variaciones de su microestructura y mas oportunidades de fortalecimiento que las proporcionadas por otras aleaciones no férricas como cobre o aluminio.

El Titanio tiene las siguientes ventajas:

•  Buena dureza.

•  Resistencia a la erosión y a la corrosión.

•  Capa superficial muy fina de óxido conductor.

•  Superficie dura y lisa, que evita la adherencia de materiales extraños.