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INOXIDABLE A MEDIDA

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MÁS INFORMACIÓN:

El acero inoxidable es un producto metalúrgico que resulta de añadir al acero una proporción bastante elevada de cromo y níquel.

Así pues, la calidad de inoxidable no proviene de ninguna capa protectora superficial, sino que se debe a la aleación, a la mezcla de metales.

El acero inoxidable, por su resistencia química, se utiliza para hacer mobiliario urbano, cubiertos y utensilios de cocina, utensilios de cirugía, máquinas para las industrias de los alimentos, química y farmacéutica, lavadoras y lavavajillas, elementos ornamentales en los edificios , piezas para barcos, utensilios de laboratorio, relojes, etc.

Un acero inoxidable bastante empleado es el 18-10, que contiene un 18% de Cr y un 10% de Ni.

Existen muchos tipos de aceros inoxidables según su aplicación. La mayoría de ellos no son ferromagnéticos, es decir, no son atraídos por un imán.

El acero inoxidable tiene una alta resistencia a la oxidación en aire a temperatura ambiente, lo que se consigue normalmente añadiéndole un mínimo de un 13% (en peso) de cromo, y hasta un 26% si se quiere utilizar en ambientes hostiles. El cromo forma una capa de pasivación de Cromo III óxido (Cr2O3) cuando se expone al oxígeno. La capa es demasiado delgada para ser visible, y el metal sigue siendo brillante. La capa es impermeable al agua y al aire, protegiendo el metal de bajo. Además, esta capa se vuelve a formar rápidamente si se raya la superficie. Este fenómeno se denomina pasivación y lo podemos encontrar en otros metales como el aluminio y el titanio. Es resistente a la corrosión.

Cuando las piezas de acero inoxidable se junten, tales como tuercas y pernos apretados, la capa de óxido puede ser destruida, haciendo que las piezas se suelden juntas en volverse a formar la capa. Al ser desmontado, el material soldado puede ser rasgado y enfrentarse a un efecto conocido como irritante. Este destructiva irritante puede ser evitada mediante el uso de materiales diferentes para las partes forzadas juntas, por ejemplo, bronce y acero inoxidable, o incluso diferentes tipos de aceros inoxidables martensíticos (contra austenítico), cuando el desgaste de metal contra metal es una preocupación, pero dos aleaciones diferentes unidos eléctricamente se corroen más rápidamente. Aleaciones nitrónic reducen la tendencia a biliar a través de aleación selectiva con el manganeso y nitrógeno. Además, las uniones roscadas pueden ser lubricadas para evitar el gripaje.

Análogamente al acero, el acero inoxidable no es un muy buen conductor de la electricidad, con alrededor de un pequeño tanto por ciento de la conductividad eléctrica del cobre.

Los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos son magnéticos.

Los aceros inoxidables austeníticos no son magnéticos.

El acero inoxidable es 100% reciclable. Un objeto medio de acero inoxidable se compone de aproximadamente 60% de material reciclado de los cuales aproximadamente el 40% se origina a partir de productos al final de su vida y alrededor del 60% proviene de los procesos de fabricación. De acuerdo con las existencias de metales del Grupo Internacional de Recursos en el informe de la Sociedad, las acciones per cápita de acero en uso en la sociedad es 80 a 180 kg. en los países más desarrollados y de 15kg. en los países menos desarrollados.

Hay un mercado secundario que recicla chatarra utilizable para muchos mercados de acero inoxidable. El producto es principalmente bobinas, láminas y espacios en blanco. Este material se compra a un precio menor a la primera y se vende a los estampadores de calidad comercial y las casas de chapa. El material puede tener arañazos, abolladuras y agujeros pero está hecho con las especificaciones actuales.

Los aceros inoxidables que contienen más de un 7% de níquel se llaman austeníticos, ya que tienen una estructura metalogràfica en estado Rebull, formada básicamente por austenita y de así adquieren el nombre. El contenido de cromo varía de 16 a 28%, el de níquel de 3,5 a 22% y el de molibdeno 1,5 a 6%. No son magnéticos en estado Rebull y, por tanto, no son atraídos por un imán.

Los aceros inoxidables austeníticos se pueden endurecer por deformación, pasando su estructura metalogràfica a contener martensita. Se convierten en parcialmente magnéticos, lo que en algunos casos dificulta el trabajo en los artefactos eléctricos.

A todos los aceros inoxidables se les puede añadir un pequeño porcentaje de molibdeno para mejorar su resistencia a la corrosión por cloruros. El molibdeno es introducido como elemento de aleación en los aceros inoxidables precisamente para disminuir la corrosión. La presencia de molibdeno permite la formación de una capa pasiva más resistente.

Este tipo de aceros inoxidables son los más utilizados por su amplia variedad de propiedades.

Propiedades del acero inoxidable austenítico

Las propiedades básicas son:

  • Excelente resistencia a la corrosión
  • Excelent factor de higiene -limpieza
  • Fáciles de transformar
  • Excelente soldabilidad
  • No se endurecen por tratamiento térmico
  • Se pueden utilizar tanto a temperaturas criogénicas como a elevadas temperaturas.

aplicaciones

Tienen gran aplicación en las industrias químicas, farmacéuticas, de alcohol, aeronáutica, naval, uso en arquitectura, alimentaria, y de transporte. Es también utilizado en cubiertos, vajillas, piletas, revestimientos de ascensores y en numerosas aplicaciones.

Los aceros inoxidables que llevan molibdeno son de gran utilización en las industrias químicas, de alcohol, petroquímicas, de papel y celulosa, en la industria petrolera, industrias textil y farmacéutica.

Las zonas térmicamente afectadas por operaciones de soldado son particularmente sensibles a la corrosión, ya que durante el ciclo térmico de soldado parte del material es mantenido en el rango crítico de temperaturas.

La consideración de este fenómeno llevó al desarrollo de los inoxidables austeníticos extra bajo carbono, en los que el tenor de carbono es controlado en un máximo de 0,03%, quedando así extremadamente reducida la posibilidad de sensibilización.

La utilización de estabilizadores tiene también la finalidad de evitar el problema de la sensibilización. El titanio, adicionado como elemento de aleación, inhibe la formación de carburo de cromo debido al hecho de tener una afinidad mayor por el carbono que la que tiene el cromo. Así, se precipita carburo de titanio y el cromo permanece en solución sólida. Con la misma finalidad puede ser utilizado el niobio.

Tanto el titanio como el niobio son estabilizadores del carbono y los aceros inoxidables así obtenidos, son conocidos como aceros inoxidables estabilizados. Se utilizan para aplicaciones en equipos que operan entre 400 y 900 ° C, los aceros inoxidables estabilizados son los más recomendados, ya que conservan mejores propiedades mecánicas en aquellas temperaturas que los aceros de extra bajo carbono; notoriamente la resistencia al creep.

En el inoxidable (20 * Cr-25Ni-4,5 * Mo-1,5Cu), la adición de elementos de aleación busca mejorar no sólo la resistencia al picado sino también la resistencia a la corrosión en medios ácidos reductores . El elevado tenor de níquel mejora también el comportamiento frente a la corrosión bajo tensión.

En los casos que se pretende una buena resistencia mecánica y no existe gran preocupación por la corrosión intergranular, los aceros inoxidables, con tenores de carbono en el rango de 0,04 / 0,10%, son recomendados. La precipitación de una fina red de carburos de cromo, tan perjudicial desde el punto de vista de la corrosión, se vuelve benéfica cuando lo que interesa son las propiedades mecánicas.

Aumentos considerables en los tenores de cromo y níquel permiten elevar la temperatura de formación de cascarilla (lijado) de los aceros inoxidables austeníticos. El inoxidable es recomendado para trabajo al aire libre, a temperaturas inferiores a 925 ° C en servicios continuos. En las mismas condiciones, el inoxidable, con cromo 24/26%, y níquel 19/22% resiste temperaturas de hasta 1150 ° C. Es un material clasificado como acero inoxidable refractario.

Grandes aumentos de níquel, llevan a las aleaciones Ni-Cr-Fe, donde el elemento con mayor presencia en el material ya no es el hierro sino el níquel. Estos materiales no son conocidos como aceros inoxidables sino como aleaciones a base de níquel y presentan excelente resistencia a la corrosión en diversos medios a altas temperaturas. El elevado tenor de níquel da también garantía de una buena resistencia a la corrosión bajo tensión.

Con un aumento del tenor de azufre con el fin de mejorar la maquinabilidad. La ductilidad y la resistencia a la corrosión quedan comprometidas por este aumento en la cantidad de azufre.

Aceros inoxidables comerciales

Aleaciones de acero inoxidable comerciales más comunes:

  • Acero inoxidable extra suave: contiene un 13% de Cr y un 0,15% de C.

Tiene una resistencia mecánica de 80kg / mm² y una dureza de 175-205 HB. Se utiliza en la fabricación de: elementos de máquinas, álabes de turbinas, válvulas, etc.

  • Acero inoxidable 16Cr-2Ni: Contiene un 0,20% de C, un 16% de Cr y un 2% de Ni. Tiene una resistencia mecánica de 95kg / mm² y una dureza de 275-300HB. Se suelda con dificultad y se utiliza para la construcción de álabes de turbinas, ejes de bombas, utensilios de cocina etc.
  • Acero inoxidable al cromo níquel 18-8: Contiene un 0,18% de C, un 18% de Cr y un 8% de Ni. Tiene una resistencia mecánica de 60kg / mm² y una dureza de 175-200HB. Es un acero inoxidable muy utilizado porque resiste muy bien el calor hasta los 400 ° C
  • Acero inoxidable al Cr-Mn: Contiene un 0,14% de C, un 11% de Cr y un 18% de Mn. Llega a una resistencia mecánica de 65kg / mm² y una dureza de 175-200HB. Es soldable y resiste bien las altas temperaturas. Es amagnético. Se utiliza en colectores de escape.

Elementos aleantes del acero y mejoras obtenidas con la aleación

Aunque la composición química de cada fabricante de aceros es casi secreta, certificando a sus clientes sólo la resistencia y dureza de los aceros que producen, sí se conocen los compuestos agregados y sus porcentajes admisibles.

  • Aluminio: se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruración, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes muy pequeños, variables generalmente desde 0,001 a 0,008%. También se utiliza como elemento desoxidante.
  • Boro: en muy pequeñas cantidades (del 0,001 al 0,0015%) consigue aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado, ya que se combina con el carbono para formar carburos proporcionando un revestimiento duro y mejorando el temple. Es usado en aceros de baja aleación en aplicaciones como hojas de arado y alambres de alta ductilidad y dureza superficial. Utilizado también como trampa de nitrógeno, especialmente en aceros para trefilació, para obtener valores de N menores a 80 ppm.
  • Cobalto: muy endurecedor. Disminuye el temple. Mejora la dureza en caliente. El cobalto es un elemento poco habitual en los aceros. Se usa en los aceros rápidos para herramientas, aumenta la dureza de la herramienta en caliente. Se utiliza para aceros refractarios. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros.
  • Cromo: es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros aleados, utilizando indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0,30% a 30%, según los casos y sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, el inoxidable (con concentraciones superiores al 12%), etc. Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aliado con otros elementos, proporciona a los aceros características de inoxidables y refractarios; también se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.
  • Lago: es el elemento que se utiliza para recubrir láminas muy delgadas de acero que conforman la lata.
  • Manganeso: aparece prácticamente en todos los aceros, ya que es un elemento de adición para neutralizar la perniciosa influencia del azufre y el oxígeno, que siempre suelen contener los aceros cuando se encuentran en estado líquido en los hornos durante los procesos de fabricación . El manganeso actúa también como desoxidante y evita, en parte, que en la solidificación del acero que se desprendan gases que den lugar a porosidades perjudiciales al material. Si los aceros no tuvieran manganeso, no se podrían laminar ni forjar, porque el azufre que suele encontrarse en mayor o menor cantidad en los aceros, formaría sulfuros de hierro, que son cuerpos de muy bajo punto de fusión (981 ° aprox.) que a las temperaturas de trabajo en caliente (forja o laminación) se funden y al encontrar contorneado los grandes de acero crean zonas de debilidad y las piezas y barras se abren en estas operaciones de transformación. Los aceros ordinarios y los aceros aleados en los que el manganeso no es elemento fundamental, suelen contener generalmente porcentajes de manganeso variables de 0,30 a 0,80%.
  • Molibdeno: es un elemento habitual del acero y aumenta mucho la profundidad de endurecimiento de acero, así como su tenacidad. Los aceros inoxidables austeníticos contienen molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.
  • Nitrógeno: se agrega a algunos aceros para promover la formación de austenita.
  • Níquel: uno de los mayores ventajas que reporta el uso del níquel, es evitar el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad. El níquel además hace descender los puntos críticos y por ello los tratamientos se pueden hacer a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios. Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con níquel se obtiene para una misma dureza, un límite de elasticidad ligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o de baja aleación. En la actualidad se ha restringido mucho su uso, pero sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción empleados en la fabricación de piezas para máquinas y motores de gran responsabilidad, se destacan sobre todo en los aceros crom- níquel y cromo-níquel-molibdeno. El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros inoxidables y resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se emplean porcentajes de níquel variables de 8 a 20%. Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El níquel se utiliza mucho para producir acero inoxidable, porque aumenta la resistencia a la corrosión.
  • Plomo: el plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de pequeñísimos glóbulos, como si estuviera emulsionado, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta (torneado, cepillado, taladro, etc.), ya que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0,15% y 0,30% debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0,5% debido a que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente. Se añade a algunos aceros para mejorar mucho la máquina.
  • Silicio: aumenta moderadamente el temple. Se usa como elemento desoxidante. Aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono.
  • Titanio: se usa para estabilizar y desoxidar el acero, mantiene estables las propiedades del acero a alta temperatura.
  • Tungsteno: también conocido como wolframio. Forma con el hierro carburos muy complejos estables y durísimos, soportando bien altas temperaturas. En porcentajes del 14 al 18%, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de los aceros al carbono para herramientas.
  • Vanadio: posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejos con el hierro, que proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante en los aceros para herramientas.
  • Zinc: es elemento clave para producir chapa de acero galvanizado.

Los porcentajes de cada uno de los elementos aleantes que pueden configurar un tipo determinado de acero están normalizados.

Algunos artefactos de hierro resistente a la corrosión sobreviven de la antigüedad. Un ejemplo famoso es el Pilar de hierro de Delhi, construido por orden de Kumara Gupta Y alrededor del año 400. A diferencia de acero inoxidable, sin embargo, estos artefactos deben su durabilidad no al cromo pero a su alto contenido de fósforo, que, junto con las condiciones meteorológicas locales favorables, promueve la formación de una capa protectora de pasivación sólido de óxidos de hierro y fosfatos, en vez de la capa de óxido que se desarrolla en la mayoría de hierros.

La resistencia a la corrosión de las aleaciones de hierro-cromo fue reconocida por primera vez en 1821 por el francés Pierre Berthier metalúrgicos, destacó su resistencia contra el ataque de algunos ácidos y sugirió su uso en los cubiertos. Metalúrgicos del siglo XIX eran incapaces de producir la combinación de bajas emisiones de carbono y alto contenido de cromo se encuentran en los aceros inoxidables más modernos, y las aleaciones de alto cromo que podían producir eran demasiado frágiles para ser práctico.

A finales de la década de 1890 Hans Goldschmidt de Alemania desarrolló un proceso aluminotérmica (termita) para la producción de cromo libre de carbono. Entre 1904 y 1911 varios investigadores, en particular Leon Guillet de Francia, aleaciones preparadas que hoy serían considerados acero inoxidable.

Friedrich Krupp Germaniawerft construir el velero 366 toneladas Germania con un casco de acero al cromo-níquel en Alemania en 1908. En 1911, Philip Monnartz informar sobre la relación entre el contenido de cromo y resistencia a la corrosión. El 17 de octubre de 1912, Krupp ingenieros Benno Strauss y Eduard Maurer patentada de acero inoxidable austenítico como ThyssenKrupp Nirosta.

Hechos similares tuvieron lugar simultáneamente en los Estados Unidos, donde Christian Dantsizen y Frederick Becket fueron industrializando acero inoxidable ferrítico. En 1912, Elwood Haynes solicitar una patente EEUU en una aleación de acero inoxidable martensítico, que no fue concedida hasta 1919.

También en 1912, Harry Brearley del laboratorio de investigación de Brown-Firth en Sheffield, Inglaterra, mientras que la búsqueda de una aleación resistente a la corrosión para los cañones de las armas, descubierto y posteriormente industrializados una aleación de acero inoxidable martensítico . El descubrimiento fue anunciado dos años después en 1915 un artículo en el diario de enero en el New York Times. El metal fue puesto posteriormente bajo la marca ‘Staybrite “para Firth Vickers en Inglaterra y se utilizó para la nueva marquesina de entrada en el Hotel Savoy de Londres 1929. Brearley solicitar la patente de EEUU durante 1.915 sólo para encontró que Haynes ya había registrado una patente. Brearley y Haynes combinar su financiación y con un grupo de inversores formaron la American Stainless Steel Corporation, con sede en Pittsburgh, Pennsylvania.

En el comienzo del acero inoxidable se vendía en EEUU bajo diferentes nombres de marca como metal de Allegheny y acero Nirosta. Incluso dentro de la industria de la Metalurgia del nombre final quedó sin resolver, y en 1921 una revista especializada que se llama “el acero unstainable”. En 1929, antes de la Gran Depresión, se han fabricado más de 25.000 toneladas de acero inoxidable y se venden en EEUU.