El acero inoxidable austenítico es el tipo más utilizado e importante en la familia del acero inoxidable, que representa más del 70% de la producción total de acero inoxidable. Se ha convertido en el material preferido en muchos campos, como la industria, la construcción, la atención médica, la alimentación y la industria química con sus excelentes propiedades integrales, especialmente su incomparable resistencia a la corrosión, buena conformabilidad, soldabilidad y excelente tenacidad.
1. características principales: estructura de cristal de austenita
Microestructura: Su nombre proviene de su estable estructura cristalina cúbica centrada en la cara (FCC) a temperatura ambiente, llamada "austenita". Esta estructura se consigue añadiendo cantidades suficientes de níquel (Ni) y otros elementos estabilizadores de austenita (tales como manganeso Mn, nitrógeno N y carbono C) al acero. El níquel es el elemento más crítico, que inhibe la transformación del acero en ferrita o martensita durante el enfriamiento.
No magnético: la estructura de austenita pura lo hace generalmente no magnético o débilmente magnético en el estado recocido (se puede generar una pequeña cantidad de magnetismo después del trabajo en frío). Esta es una característica importante que lo distingue de la ferrita y los aceros inoxidables martensíticos.
No se puede endurecer por tratamiento térmico: el acero inoxidable austenítico no se puede endurecer por temple como el acero inoxidable martensítico. Su principal método de fortalecimiento es el endurecimiento por trabajo en frío.
2. elementos de aleación clave y sus funciones
Cromo (Cr): (16-26%) La piedra angular de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. Forma una película de pasivación de óxido de cromo (Cr₂O₃) densa, estable y autorreparable en la superficie para aislar los medios corrosivos.
Níquel (Ni): (6-22%) Elemento formador de austenita del núcleo.
Estabiliza la estructura de austenita y asegura una buena tenacidad a baja temperatura (incluso a temperaturas criogénicas).
Mejora significativamente la resistencia a la corrosión en medios reductores, ácidos orgánicos y medios alcalinos.
Mejora la conformabilidad y la soldabilidad.
Reduce la tendencia al endurecimiento por trabajo en frío (en relación con los aceros de manganeso austenítico sin níquel o con bajo contenido de níquel).
Carbono (C): (<0,08%-0,15%) Mejora la resistencia, pero demasiado alto dará lugar a:
Sensibilización: en el rango de temperatura de 425-815 ° C (como la zona afectada por el calor de la soldadura), el carbono se combina con el cromo para formar carburo de cromo (Cr₂Cŭ) que precipita a lo largo de los límites del grano, causando el agotamiento del cromo cerca de los límites del grano e induciendo la corrosión intergranular. Para resolver este problema, se desarrollaron los siguientes:
Grados con poco carbono (tipo L): como 304L, 316L (C ≤ 0.03%), que reducen significativamente la tendencia de la precipitación de carburo de cromo y mejoran la resistencia a la corrosión intergranular, especialmente para piezas soldadas.
Grados estabilizados: Agregue elementos fuertes de formación de carburo titanio (Ti) o niobio (Nb), como 321 (Ti estabilizado), 347 (Nb estabilizado). Se combinan preferentemente con carbono para formar TiC o NbC, evitando el consumo de cromo y resistiendo así la sensibilización.
Molibdeno (Mo): (2-7%) Elemento clave que mejora significativamente la resistencia a la corrosión.
Mejora en gran medida la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en entornos que contienen cloruro (como agua de mar, espray de sal, sal de deshielo).
Mejora la resistencia a la corrosión en la reducción de ácidos (tales como ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácidos orgánicos).
Grados típicos: 316 (2-3% Mo), 316L, 317 (3-4% Mo), 317L, súper austenita (como 904L, 254SMO que contiene 6-7% Mo).
Nitrógeno (N): Un elemento de aleación importante.
Un fuerte elemento formador de austenita que puede reemplazar parcialmente el costoso níquel (utilizado en acero inoxidable de la serie 200).
Mejora significativamente la resistencia y la resistencia a las picaduras (aumenta el valor PREN-equivalente a picaduras).
Ayuda a estabilizar la austenita e inhibe la precipitación de fases intermetálicas dañinas.
Comúnmente se encuentra en grados austeníticos de alta aleación (como 201, 202, 304LN, 316LN, 904L, súper austenita).
Manganeso (Mn): Elemento formador de austenita.
Reemplaza parcialmente el níquel en acero inoxidable de la serie 200 (como 201, 202) para reducir los costos.
Aumenta la solubilidad del nitrógeno en el acero.
Mejorar la trabajabilidad en caliente.
Cobre (Cu): A veces añadido.
Mejorar la resistencia a la corrosión en ácidos reductores (especialmente ácido sulfúrico).
Mejorar la formabilidad en frío.
Grado típico: 904L.
