Explicación de los grados de acero inoxidable: 304 frente a 316 frente a 430 frente a 2205

Lo que realmente te dice una calidad de acero inoxidable

Un “grado” de acero inoxidable es una receta estandarizada y una ventana de propiedades (procesamiento de microestructura química) que predice el comportamiento de la corrosión, la resistencia, la formabilidad, la soldabilidad, el magnetismo y el costo.

En el nivel más simple, los aceros inoxidables resisten la oxidación porque contienen suficiente cromo para formar una película de óxido pasiva delgada y autorreparable. En la mayoría de las normas, el acero inoxidable se define como ≥10,5% de cromo en masa. Más cromo generalmente mejora la resistencia a la oxidación; adiciones como molibdeno y nitrógeno mejoran la resistencia a las picaduras de cloruro; El níquel estabiliza la austenita y mejora la tenacidad y la formabilidad.

Sin embargo, "inoxidable" no es "a prueba de manchas". Los cloruros (sal), las grietas, el agua estancada, las altas temperaturas o un acabado deficiente pueden romper la pasividad y causar picaduras, corrosión en grietas, manchas de té, grietas por corrosión bajo tensión o corrosión intergranular. Elegir el grado correcto consiste en hacer coincidir la aleación con las realidades de exposición y fabricación.

Cómo funcionan los nombres de grados (AISI, UNS, ES 1.xxxx)

Las etiquetas de calificación varían según la región, pero se asignan a la misma definición de material subyacente. Comúnmente verás:

• AISI/ASTM 3 dígitos (p. ej., 304, 316, 430): taquigrafía ampliamente utilizada para familias comunes.
• UNS (por ejemplo, S30400, S31603): código inequívoco utilizado en todos los estándares; “03” a menudo indica bajo contenido de carbono (p. ej., 316L = S31603).
• EN (p. ej., 1.4301 para 304, 1.4404 para 316L): común en Europa.

Por qué son importantes las calidades “L”, “H” y estabilizadas

Bajo en carbono (“L”) Los grados (304L, 316L) reducen el riesgo de sensibilización (formación de carburo de cromo en los límites de los granos) después de la soldadura o la exposición a altas temperaturas, lo que ayuda a prevenir la corrosión intergranular en muchos entornos de servicio.

Alto contenido de carbono (“H”) Los grados (p. ej., 304H) soportan una mejor resistencia a altas temperaturas (fluencia), pero pueden aumentar el riesgo de sensibilización si no se controlan.

Estabilizado Los grados (321 con Ti, 347 con Nb) están diseñados para resistir la sensibilización durante el servicio a temperatura elevada o soldadura donde la química "L" por sí sola puede ser insuficiente.

Las familias de acero inoxidable que realmente elegirás

La mayoría de las decisiones de selección de acero inoxidable son en realidad decisiones de microestructura. Cada familia tiene distintas compensaciones:

Austenítico (serie 300: 304, 316)

• Excelente conformabilidad y tenacidad (incluso a baja temperatura).
• Generalmente no magnético en estado recocido (puede volverse ligeramente magnético después del trabajo en frío).
• Vulnerable a la corrosión por picaduras o grietas de cloruro y a la corrosión bajo tensión por cloruro en condiciones cálidas y saladas.

Ferrítico (serie 400 como 430)

• Magnético, normalmente de menor coste (poco o nada de níquel).
• Buena resistencia a la corrosión y oxidación atmosférica; Resistencia limitada al cloruro frente a 316 y muchos grados dúplex.
• A menudo menos formable que 304; la soldabilidad puede ser más restrictiva para secciones gruesas.

Martensítico (410, 420)

• Tratable térmicamente para mayor dureza y resistencia al desgaste.
• Magnético; Por lo general, tiene una resistencia a la corrosión más baja que 304/316.
• Se utiliza para cubiertos, ejes, piezas de válvulas y componentes de desgaste cuando la dureza es importante.

Dúplex (2205 y posteriores)

• Estructura mixta de ferrita austenita: alta resistencia y resistencia mejorada al cloruro.
• A menudo aproximadamente 2 veces el límite elástico de 304/316 en condiciones típicas, lo que permite secciones más delgadas.
• La soldadura requiere un aporte de calor y un control de relleno más estrictos para mantener el equilibrio de fases y el rendimiento frente a la corrosión.

Endurecimiento por precipitación (17-4PH)

• Alta resistencia mediante tratamiento térmico de envejecimiento; común en componentes aeroespaciales/industriales.
• La resistencia a la corrosión suele oscilar entre 304 y 316, según las condiciones y el entorno.

304 vs 316 no es la verdadera pregunta: céntrese en los cloruros y las grietas

Un enfoque práctico de selección de acero inoxidable comienza con los factores de falla más comunes: exposición al cloruro, grietas/estancamiento, temperatura y condición de la superficie. El grado "correcto" puede cambiar si tiene una grieta estrecha, bioincrustaciones, mojado intermitente o un acabado rugoso.

Utilice PREN para comparar la resistencia a las picaduras (rápida, no perfecta)

Una métrica de detección común es el número equivalente de resistencia a las picaduras (PREN):

PREN ≈ %Cr 3,3×%Mo 16×%N

Valores aproximados típicos de PREN (el valor exacto depende del rango estándar específico y de la química térmica):

PREN es una herramienta de comparación, no una garantía. El rendimiento real depende en gran medida de la temperatura, la disponibilidad de oxígeno, las grietas, los depósitos, la calidad de la soldadura y el acabado de la superficie. Aún así, para muchos compradores, la conclusión clave es: 316 es un paso significativo respecto al 304 en cloruros, y 2205 es un cambio radical nuevamente .

Un ejemplo rápido de verificación de la realidad

Si especifica sujetadores, pasamanos o soportes cerca de una costa o alrededor de piscinas, 304 a menudo desarrolla manchas de té o picaduras donde los depósitos de sal se asientan y permanecen húmedos. Cambiar a 316 comúnmente mejora la apariencia de la vida porque el molibdeno aumenta la resistencia al ataque localizado. Si la pieza tiene grietas estrechas (juntas solapadas, juntas, raíces de rosca) o ve cloruros calientes, el dúplex 2205 puede ser la opción más robusta a pesar del mayor costo del material.

Calificaciones comunes explicadas con reglas prácticas de "elígelo cuando..."

Si solo recuerdas una regla: cloruros grietas calor son donde el “acero inoxidable estándar” falla primero. Es por eso que muchas actualizaciones en el mundo real van de 304 → 316L → 2205 (o más) a medida que aumenta la severidad de la sal.

Diferencias de propiedades mecánicas que cambian los diseños.

Los grados no sólo difieren en la resistencia a la corrosión. La resistencia y la rigidez afectan el espesor, el peso y la distorsión. Ejemplos típicos de límite elástico a temperatura ambiente (orden de magnitud; forma del producto y condición importante):

• 304/316 recocido: alrededor 200–250 MPa rendimiento (muchas especificaciones enumeran mínimos cerca de 205-215 MPa).
• 2205 dúplex: comúnmente alrededor 450MPa Mínimo rendimiento, permitiendo secciones más delgadas para la misma carga.
• 17-4PH (envejecido): puede exceder 900–1100 MPa Rendimiento dependiendo de las condiciones del tratamiento térmico.

Implicación práctica: si está diseñando un soporte, marco o pieza que contiene presión, el dúplex puede reducir el espesor, el tiempo de soldadura y la deflexión. Eso puede compensar el mayor costo de la aleación por libra, siempre que pueda fabricarla correctamente.

Magnetismo y sorpresas del trabajo en frío

Los grados ferríticos y martensíticos son magnéticos. Los grados austeníticos suelen ser no magnéticos en su forma recocida, pero el trabajo en frío (doblado, laminado, conformado) puede inducir magnetismo parcial. Si el magnetismo es un requisito estricto (por ejemplo, interacción del sensor), especifique la respuesta magnética aceptable en lugar de asumir que "304 no es magnético".

Soldadura y fabricación: donde las buenas calidades fracasan en la práctica

Muchos problemas de corrosión del acero inoxidable se remontan a la fabricación y no al grado base. El mismo grado puede funcionar de manera muy diferente según el procedimiento de soldadura, la eliminación del tinte térmico, el acabado de la superficie y el diseño de las grietas.

Utilice estos controles de fabricación como lista de verificación

• Elija grados "L" para fabricaciones soldadas a menos que tenga un motivo para no hacerlo (ayuda a reducir el riesgo de sensibilización).
• Quitar el tinte térmico (decapado/pasivado) en servicios críticos para la corrosión; El tinte térmico puede ser un punto débil para las picaduras.
• Evite la contaminación por hierro de las herramientas de acero al carbono; El hierro libre puede oxidarse y manchar las superficies inoxidables.
• Diseñe las grietas (soldaduras continuas, juntas selladas, vías de drenaje) donde puedan depositarse cloruros o productos químicos de limpieza.
• Para dúplex (2205), controle la entrada de calor y la temperatura entre pasos; Un control deficiente puede reducir la resistencia a la corrosión y la tenacidad.

Un ejemplo sencillo: por qué es importante terminar

Una superficie rugosa y rayada retiene los depósitos de sal y promueve un ataque localizado. Si la apariencia y el rendimiento del lavado son importantes, especifique un acabado y un régimen de limpieza, no solo un grado. En muchos casos arquitectónicos, mejorar el acabado (y eliminar grietas) puede superar a un salto de nivel realizado sin cambios de diseño.

Exposición al calor y a productos químicos: elija los grados "especializados" adecuados

Si su exposición principal es a altas temperaturas (oxidación, incrustaciones, riesgo de sensibilización) o a una sustancia química específica (ácidos, limpiadores clorados), el marco común 304/316 puede ser incorrecto.

Cuando el calor es el principal factor

• Para temperaturas elevadas sostenidas con soldadura involucrada, considere grados estabilizados como 321/347 (resistencia a la sensibilización en servicio).
• Para resistencia a la oxidación a temperaturas muy altas, se utilizan grados con alto contenido de Cr/Ni, como 310 se utilizan a menudo.
• Evite asumir que 316 es “siempre mejor que 304” a temperatura; La selección depende de consideraciones de oxidación, resistencia y sensibilización.

Cuando los productos químicos son el principal impulsor

La compatibilidad química es demasiado amplia para una sola tabla, pero se puede utilizar un flujo de trabajo seguro: definir concentración, temperatura, aireación y contaminantes; luego consulte los datos de resistencia química y especifique grados respaldados por pruebas. Como nota práctica, los limpiadores que contienen cloro y la lejía matan frecuentemente el acero inoxidable en el servicio de alimentos y el mantenimiento de edificios; en esos casos, controles de proceso y enjuague puede importar tanto como la aleación.

Una matriz práctica de selección de calificaciones (entorno → lista corta)

Utilice esto como punto de partida para crear su especificación. Valide siempre con su nivel exacto de cloruro, temperatura, productos químicos de limpieza y gravedad de las grietas.

Principio de decisión: si no se pueden eliminar grietas o depósitos y hay cloruros presentes, mejorar el grado y mejorar los detalles —Hacer sólo uno es donde muchos proyectos fracasan.

Controles de adquisiciones: evitar sustituciones “equivalentes” que resulten contraproducentes

Las sustituciones se producen porque el acero inoxidable a menudo se compra únicamente mediante calidad abreviada. Para controlar el riesgo, incluya estas comprobaciones en sus especificaciones o notas de pedido:

1. Indique la designación completa (p. ej., 316L / UNS S31603 / EN 1.4404) para reducir la ambigüedad.
2. Defina la forma y condición del producto (lámina, placa, barra, tubo; recocido, trabajado en frío, envejecido) porque las propiedades varían sustancialmente.
3. Mencione los requisitos de acabado de la superficie si la apariencia de la corrosión es importante (la rugosidad y el método de acabado influyen en la retención de depósitos).
4. Para soldaduras, especifique grado L o grado estabilizado, expectativas de limpieza posterior a la soldadura y criterios de aceptación para tinte térmico.
5. Si el servicio de cloruro es crítico, considere exigir controles químicos mínimos relacionados con PREN (o una lista de grados aprobada) en lugar de "304 o equivalente".

Un error común y costoso es aceptar un “equivalente” de menor aleación para piezas cosméticas exteriores. Los ahorros de costos iniciales a menudo desaparecen una vez que la tinción conduce a mano de obra de limpieza, retrabajo o reemplazo.

Conclusión rápida: la forma más sencilla de elegir con confianza

Para convertir la “explicación de los grados de acero inoxidable” en una elección segura, haga lo siguiente en orden:

• Defina la exposición: cloruros (sal), temperatura, ciclos húmedo/seco y si los depósitos se asentarán.
• Identifique grietas: roscas, juntas superpuestas, juntas, zonas debajo del depósito, bolsas estancadas.
• Elija un nivel de corrosión: 304 (benigno) → 316L (cloruros moderados) → 2205 (cloruros tibios/en grietas) → aleaciones superiores para agua de mar/salmuera caliente.
• Controles de fabricación de bloqueo: grado L para soldaduras, eliminar tinte térmico, evitar contaminación por hierro, especificar acabado.
• Si la resistencia determina el espesor, considere los grados dúplex o PH, pero especifique la condición y verifique las necesidades de corrosión.

En pocas palabras: La selección del grado de acero inoxidable no se trata de elegir la “mejor” aleación, sino de elegir la aleación que coincida con la severidad del cloruro, el riesgo de grietas, la temperatura y la calidad de fabricación.