¿Qué es el Acero Inoxidable Endurecido por Precipitación?
El acero inoxidable endurecido por precipitación es un tipo de acero inoxidable que suele utilizarse en entornos en los que se requiere una gran solidez y resistencia a la corrosión.
Los elementos de aleación como el cromo, el níquel y el manganeso del acero inoxidable endurecido por precipitación mejoran la resistencia a la corrosión, la solidez y el desgaste del acero inoxidable. El tratamiento de endurecimiento a altas temperaturas permite obtener una resistencia a la corrosión y una solidez muy elevadas. La estructura cristalina del acero inoxidable se altera y se precipitan fases especiales de refuerzo, lo que se traduce en un aumento de la resistencia.
Aplicaciones del Acero Inoxidable Endurecido por Precipitación
1. Centrales Nucleares
Por ejemplo, en componentes como las barras de control, las barras de combustible nuclear y los tubos de refrigerante.
Las barras de control son componentes utilizados para controlar la reacción de fisión en los reactores nucleares y tienen forma de varilla y varios metros de longitud. Las barras de combustible nuclear son los componentes que inician la reacción de fisión en el reactor y generan energía térmica, y suelen tener forma cilíndrica. Los tubos refrigerantes son componentes tubulares para enfriar el calor generado en el reactor.
2. Equipos Médicos
Incluyen componentes para articulaciones artificiales, instrumentos quirúrgicos, marcapasos cardíacos e implantes dentales.
3. Industria Petrolera y de Gas
Se trata de componentes de equipos para plataformas petrolíferas submarinas, oleoductos y plantas de refinado de petróleo (por ejemplo, válvulas y tubos).
4. Industria del Automóvil
Piezas de motor, suspensión y carrocería de alto rendimiento (por ejemplo, cigüeñales, árboles de levas, etc.). El cigüeñal de un automóvil es uno de los componentes que convierten el movimiento vertical del pistón en movimiento de rotación en un motor de combustión interna. El árbol de levas de un automóvil es uno de los componentes que controlan el tiempo de apertura y cierre de las válvulas en un motor de combustión interna.
5. Industria Electrónica
Incluye instrumentos de medición de alta precisión y componentes para equipos de fabricación de semiconductores. (por ejemplo, sensores y válvulas de distribución de gas).
Las válvulas de distribución de gas se utilizan en equipos de fabricación de semiconductores para suministrar gases de gran pureza a través de tuberías. Los sensores se utilizan para medir parámetros como la temperatura, la presión y el caudal en instrumentos de medición de alta precisión y equipos de fabricación de semiconductores.
Tipos de Acero Inoxidable Endurecido por Precipitación
El SUS 630 es un grado que contiene principalmente cromo, níquel y pequeñas cantidades de cobre, y el endurecimiento se acelera mediante el proceso de litquinización. El tratamiento de litchinización endurece precipitando el cobre y reforzando los límites de grano.
La litchinización es un tipo de tratamiento térmico para los aceros inoxidables endurecidos por precipitación y se lleva a cabo después del tratamiento térmico de disolución. El tratamiento de litchinización permite que determinados elementos de aleación contenidos en el acero precipiten y se acumulen en defectos como los límites de grano, reforzando y endureciendo así los granos.
En el tratamiento térmico del SUS 631, se puede añadir aluminio para aumentar la dureza. La razón es que el aluminio precipita y endurece los límites de grano reforzándolos.
Propiedades de los Aceros Inoxidables Endurecidos por Precipitación
Las principales propiedades de los aceros inoxidables endurecidos por precipitación son.
1. Resistencia
Es un material de alta resistencia. Esto se debe a que el proceso de endurecimiento por precipitación forma precipitados finos, que aumentan el área del límite de grano y, por tanto, la resistencia, a medida que los granos de cristal se hacen más finos. La distribución de precipitados finos en los límites de grano también tiene un efecto de refuerzo del límite de grano y mejora la vida a fatiga.
Los límites de grano tienden a tener menor resistencia porque contienen defectos y regiones amorfas dentro del material. Sin embargo, la distribución de precipitados finos en los límites de grano, como en los aceros inoxidables endurecidos por precipitación, aumenta la resistencia del límite de grano al consolidarlo y evitar el deslizamiento y la migración en el límite de grano.
2. Resistencia a la Corrosión
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación son resistentes a la corrosión. La razón es la formación de una película de óxido debido al alto contenido de cromo y la resistencia a la corrosión debida a los elementos de aleación. Los elementos de aleación como el cromo, el níquel y el manganeso protegen la superficie del acero y evitan así la corrosión. Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación se caracterizan, por tanto, por las mismas propiedades de resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables comunes.
3. Templabilidad
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación suelen ser materiales con una excelente templabilidad. La razón es que los aceros inoxidables endurecidos por precipitación pueden tratarse térmicamente para formar productos endurecidos por precipitación.
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación se someten a un tratamiento de disolución (austenitización) a altas temperaturas, seguido de un enfriamiento rápido para formar material endurecido por precipitación. El tratamiento de disolución modifica la microestructura del acero y aumenta su dureza y resistencia.
4. Resistencia al Calor
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación tienen una excelente resistencia al calor. La razón es que el alto contenido de cromo y los elementos de aleación forman una película de óxido que protege la superficie del acero, mientras que los finos precipitados formados por el tratamiento de endurecimiento por precipitación mantienen la resistencia del acero a altas temperaturas. Los precipitados distribuidos en los límites de grano también aumentan la resistencia de los límites de grano, manteniendo así la resistencia del acero a altas temperaturas.
5. Resistencia a la Fatiga
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación son aceros de alta resistencia y excelente resistencia a la corrosión. Las razones se deben a su “alta resistencia”, “excelente resistencia a la corrosión”, “estructura cristalina densa” y “excelente comportamiento en el tratamiento térmico”, como se indica a continuación.
La elevada resistencia da lugar a una menor deformación por fatiga, lo que prolonga la vida útil a la fatiga. Los aceros inoxidables suelen tener una alta resistencia a la corrosión, lo que reduce las grietas por fatiga. Las velocidades de enfriamiento más lentas dan lugar a una estructura cristalina densa, que suprime las grietas por fatiga y aumenta la resistencia a la fatiga. El tratamiento térmico también forma precipitados finos, lo que aumenta la resistencia a la fatiga.
Más Información sobre el Acero Inoxidable Endurecido por Precipitación
1. Soldabilidad
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación son generalmente soldables, pero debe tenerse en cuenta que pueden producirse marcas de quemaduras y defectos de soldadura. Por lo tanto, son necesarios un tratamiento de endurecimiento y un precalentamiento, así como unas condiciones de soldadura adecuadas. También debe tenerse en cuenta que la soldadura puede provocar fragilización intergranular debido a la presencia de precipitados finos cerca de los límites de grano.
2. Magnetismo
El SUS 630 y el SUS 631 son materiales magnéticos. En el estado de tratamiento térmico por disolución, el SUS 630 y el SUS 631 no son magnéticos. Sin embargo, tras el tratamiento de endurecimiento por precipitación, el SUS 630 y el SUS 631 presentan un fuerte magnetismo. Esto se debe a la formación de microrregiones magnéticas en el material.
El tratamiento de endurecimiento por precipitación forma precipitados en el material, y el magnetismo se debe a la presencia de pequeñas regiones magnéticas en los precipitados. Estas zonas forman parte del material y, aunque las zonas individuales son diminutas, a medida que aumenta el número de zonas, el material en su conjunto se vuelve magnético.
3. Dificultades de Mecanizado
Debido a su elevada dureza y resistencia, los aceros inoxidables endurecidos por precipitación pueden ser más difíciles de procesar que los aceros inoxidables generales. Sin embargo, la maquinabilidad puede mejorarse seleccionando los métodos y condiciones de mecanizado adecuados.