Tratamiento térmico del acero inoxidable: Capacidades destacadas

La resistencia a la corrosión del acero inoxidable, gracias a su mayor contenido de cromo, lo convierte en una opción obvia para las piezas que requieren protección contra la oxidación. Sin embargo, hay muchos tipos diferentes de acero inoxidable, cada uno de los cuales ofrece distintas ventajas. En este artículo, hablaremos de los distintos grados, sus limitaciones y los procesos de tratamiento térmico utilizados para mejorar las propiedades del material para distintas aplicaciones. 

Grados de acero inoxidable

Existen cuatro grados principales de acero inoxidable. Aceros inoxidables austeníticos, como el 304 y 316, son grados de acero con alto contenido de cromo con la mayor resistencia a la corrosión de todos los aceros inoxidables. El tratamiento térmico no aumenta la dureza del acero inoxidable austenítico, pero puede mejorar la resistencia a la corrosión y reducir la dureza.

Los procesos de fabricación en frío pueden introducir a veces ferromagnetismo en los aceros inoxidables austeníticos, lo que no es deseable para aplicaciones como los instrumentos quirúrgicos, los dispositivos médicos, la electrónica y algunos tipos de fijaciones. El recocido es un proceso común para este tipo de piezas porque puede eliminar el ferromagnetismo causado por el trabajo en frío.  

Aceros inoxidables ferríticos, como el 430tienen menos contenido de níquel que los austeníticos y cantidades comparables de carbono. Sin embargo, el efecto del tratamiento térmico suele ser el mismo. Los componentes inoxidables ferríticos pueden volverse más resistentes a la corrosión como resultado del recocido, pero el tratamiento térmico no aumentará su dureza.

En comparación con los aceros inoxidables austeníticos y martensíticos, los inoxidables ferríticos son los más adecuados para aplicaciones de bajo coste en las que los componentes no requieren una gran durabilidad o resistencia a temperaturas extremas. Por ejemplo, los tubos de escape de los coches y los accesorios de los baños suelen fabricarse con acero inoxidable ferrítico.

Aceros inoxidables martensíticos como el 410, 416, 420 y 440C son generalmente el grado más fuerte de acero inoxidable disponible debido al mayor contenido de carbono y menos níquel que sus homólogos austeníticos.

Los aceros inoxidables para moldear son un subgrupo del 420. Estos grados especiales tienen una mayor resistencia a la corrosión y capacidad de pulido, ideales para piezas mecanizadas, matrices de moldeo de plástico y componentes de armas de fuego.

El grado 440C es el acero inoxidable para herramientas por excelencia, con un peso de 1% de carbono y una mayor resistencia al desgaste que la mayoría de los aceros. Se utiliza sobre todo en casos que requieren una buena resistencia a la corrosión y al desgaste, como el procesamiento de alimentos. Las herramientas industriales de corte y amolado suelen fabricarse con 440C.

Acero inoxidable endurecido por precipitación

Los aceros inoxidables se suelen "envejecer", un proceso también conocido como endurecimiento por precipitación. Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación, como el 17-4 y el 13-8Mo, proporcionan una mayor resistencia a la corrosión y son ideales para el servicio en entornos de alto calor. Durante el proceso de envejecimiento, las partículas "precipitan" fuera de la estructura intermetálica, permitiendo así que el material se endurezca - de ahí que este proceso se llame "endurecimiento por precipitación". 

Especificaciones clave para el endurecimiento por precipitación

• Acero inoxidable A286 se utiliza habitualmente para fabricar elementos de fijación para aplicaciones que requieren una alta resistencia a la corrosión y al calor, a saber aeroespacial y la especialidad automoción. Por ejemplo, los coches con turbocompresores utilizarán fijaciones de escape fabricadas en A286.

• Aceros inoxidables 15-5, 13-8Mo y 17-4 se utilizan en el utillaje aeroespacial y en las piezas de los motores. Estos materiales también se utilizan ampliamente en tool y morir aplicaciones y armas de fuego porque tienden a ser extremadamente estables en cuanto a sus dimensiones y se adaptan a tolerancias estrictas y ofrecen una mayor resistencia a la corrosión que los martensíticos.

• Acero inoxidable 17-7 se utiliza principalmente en el sector aeroespacial y suele requerir un estado de austenita seguido de un endurecimiento por envejecimiento en un horno de vacío. 

Predicción de la contracción

A diferencia de la mayoría de los materiales, el acero inoxidable se contrae durante el proceso de endurecimiento por precipitación. La tasa de contracción exacta depende del grado de acero, pero es predecible. Normalmente observamos un índice de contracción de 0,0004-0,0008 pulgadas por pulgada, dependiendo de la longitud de la pieza. 

Otros procesos clave para el acero inoxidable 

Recalentamiento

Recalentamiento es un proceso controlado de calentamiento y enfriamiento que maximiza la resistencia a la corrosión y reduce la dureza. Es el primer paso en el tratamiento térmico de cualquier acero inoxidable.

En el conformado en frío, el recocido es especialmente importante. El acero inoxidable se endurece rápidamente cuando se dobla, y el material a menudo necesita ser recocido entre las operaciones de conformación para mantener su capacidad de trabajo. Como hemos mencionado anteriormente, el recocido también elimina el ferromagnetismo indeseado introducido por el trabajo en frío en el acero inoxidable austenítico.

El proceso de recocido de los aceros inoxidables suele completarse en la fábrica, y el material se compra en su forma recocida. Los austeníticos también pueden comprarse en condiciones de trabajo en frío y suelen denominarse aceros inoxidables de cuarto de dureza, de media dureza o de dureza total, por nombrar algunos.

Mediante el endurecimiento 

Los aceros inoxidables martensíticos y los de endurecimiento por precipitación pueden endurecerse por completo. Mediante el endurecimientoEl tratamiento térmico, o enfriamiento rápido, es un proceso que consiste en calentar una aleación para mejorar sus propiedades físicas y enfriar rápidamente para conservar las propiedades conseguidas durante el proceso de tratamiento térmico. 

El endurecimiento en profundidad se utiliza habitualmente en muelles de acero inoxidable, componentes de asientos, herramientas manuales y otras piezas que deben soportar grandes cargas.

Cementación para aplicaciones especiales

Endurecimiento de la caja, nitruracióny FNC se utilizan para aumentar la resistencia al desgaste en aplicaciones especiales en las que se requiere la carburación. Estos procesos trabajan para romper la capa de óxido que se forma en la superficie del acero inoxidable para dejar entrar el oxígeno y carburar el material de forma eficaz. Todos los procesos de cementación en caja se utilizan por las mismas razones, pero el FNC es el que aporta el mayor grado de resistencia a la corrosión en las piezas acabadas. Tanto los aceros inoxidables martensíticos como los austeníticos pueden carburarse; el único inconveniente es que pueden reducir la resistencia a la corrosión del material inoxidable.

La cementación se utiliza normalmente para aplicaciones que requieren una mayor resistencia al desgaste, más comúnmente para el procesamiento industrial de alimentos (trituradoras, granuladoras, etc.).

Reducir el riesgo con el acero inoxidable

En un artículo anterior, hablamos de muchos factores que hacen que la adquisición de acero inoxidable sea arriesgadaAdemás, los procesos de tratamiento térmico entrañan riesgos. Para conseguir los resultados más predecibles para sus piezas de acero inoxidable, lo mejor es consultar a los expertos en metalurgia de su equipo de tratamiento térmico. En Paulo, a menudo trabajamos con nuestros clientes para garantizar que los diseños de las piezas se optimicen de modo que el tratamiento térmico produzca piezas acabadas que cumplan todas las especificaciones requeridas para el servicio en el campo.En Paulo, tenemos una larga historia de trabajo con el acero inoxidable. Colaboramos estrechamente con los equipos de ingeniería y los proveedores de materiales para ayudar a nuestros clientes a suministrar piezas precisas y fiables para los sectores de la automoción y aeroespacial, entre otros. ¿Tiene preguntas sobre un próximo proyecto de acero inoxidable? Solicitar un presupuesto o conecte con un experto en Paulo hoy.