Acero inoxidable. Sus propiedades y características

Propiedades químicas del acero inoxidable

El acero inoxidable es una aleación de metal que consiste en acero y otros elementos. Incluyen cromo, níquel, molibdeno, silicio, aluminio, carbono y otros. En general, la aleación se usa a menudo para la producción de utensilios de cocina porque no afecta negativamente el sabor de los alimentos y es fácil de limpiar. El acero inoxidable es fácil de mantener y se puede reciclar completamente, más razones por las que es un material tan popular. Por lo tanto, se llama “inoxidable” porque es muy resistente al desgaste, como la oxidación.

Propiedades químicas

El hierro puro (Fe) mezclado con carbono son los componentes principales del acero inoxidable. Además, se agrega cromo para hacer que el hierro sea insensible al óxido. Sin esta adición, está predestinado a la oxidación. La razón de esto es que reacciona con el oxígeno cuando entra en contacto con el agua. El hierro es corrosivo en la humedad y el oxígeno y el óxido se alimenta a través de él. Si se agrega cromo, solo la superficie se oxida y se puede prevenir una mayor corrosión. Actúa como una capa protectora pasiva de óxido de cromo, que protege el acero inoxidable del desgaste mecánico y químico. Los componentes menores del acero inoxidable son níquel, nitrógeno, molibdeno y aluminio. Incluso pequeñas cantidades de níquel minimizan el riesgo de corrosión y protegen al acero inoxidable de signos de desgaste y daños a condiciones ambientales perjudiciales. La adición de molibdeno evita las picaduras y los rasguños.
Las propiedades químicas y la estructura del acero inoxidable pueden optimizarse aún más utilizando otras aleaciones. Se añaden titanio, vanadio y cobre para que sea útil para fines especiales. Solo se utilizan si el comprador requiere un tipo específico de acero inoxidable.

Varios tipos de acero inoxidable.

Hay cuatro tipos de acero inoxidable: acero inoxidable austenítico, martensítico, ferrítico y templado y acero inoxidable dúplex. La composición química de esas cinco clases es la siguiente:

1. Acero inoxidable austenítico

Este acero se llama así porque consiste en elementos austeníticos. La llamada austenitización altera la estructura cristalina del hierro o de los materiales a base de hierro, como el acero inoxidable, que es ferrítico o incluso austenítico. Dado que la estructura subyacente que contiene hierro se modifica, el acero inoxidable austenítico no tiene propiedades magnéticas. El hierro, el cromo, el níquel y el molibdeno son los componentes básicos de ese tipo de acero. El acero inoxidable austenítico tiene una alta ductilidad y una resistencia a la tracción relativamente alta. Normalmente se compone de aproximadamente 16 a 20 por ciento de cromo y aproximadamente 10 por ciento de níquel. El acero inoxidable austenítico es el más utilizado y representa aproximadamente el 70 por ciento de todo el acero inoxidable. Se utiliza en la industria petroquímica, producción de alimentos, fregaderos de cocina y plantas químicas.

2. Acero inoxidable martensítico


Este tipo de acero tiene recibe su nombre porque la estructura de cristal martensítico se ha endurecido intensamente. El cromo y el carbono se utilizan para este propósito. Una desventaja es que ese tipo de acero inoxidable es menos resistente a la oxidación. Típicamente, la aleación está compuesta de aproximadamente 18 por ciento de cromo y uno por ciento de carbono. Comparativamente, el contenido de carbono es relativamente alto, porque otros aceros inoxidables contienen sólo alrededor del 0,1 por ciento. Debido a la enorme cantidad de carbono, el acero inoxidable martensítico es extremadamente duro, pero también algo frágil. Además, el material valiooso es magnético. Se utiliza para instrumentos quirúrgicos y cuchillas, así como para ejes y husillos.

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3. Acero inoxidable ferrítico

Este tipo de acero es ferromagnético por naturaleza, tiene una ductilidad relativamente alta y se usa comúnmente en la fabricación de utensilios de cocina. aproximadamente Diez a 27 por ciento de cromo y hierro son componentes de la aleación. Además, el níquel está apenas contenido, pero el titanio se agrega fácilmente. Debido a que la proporción de cromo y níquel es tan baja, el acero inoxidable ferrítico es propenso a la oxidación, pero también es más barato, en lo que respecta al precio. Use los tipos de acero inoxidable para los reguladores de gases de escape de automóviles y las bandas de ajuste, así como para las unidades de disquete.

4. Acero inoxidable dúplex

Este tipo de acero inoxidable se usa en un ambiente de cloro y sulfuro y es menos susceptible a la corrosión. Esta es una mezcla de acero ferrítico y austenítico, la proporción suele ser 50:50 o 60:40. Los componentes principales son cromo y molibdeno. El níquel se incluye a veces, pero en pequeñas cantidades. A menudo incluso lo haces sin él. El acero inoxidable dúplex se utiliza en instalaciones de producción de petróleo y gas y en instalaciones marinas. La mezcla de acero también se utiliza en el procesamiento químico, el transporte y el almacenamiento, así como en la producción de pasta y papel.

El acero inoxidable endurecido está hecho de acero martensítico calentado y acero inoxidable austenítico y es uno de los grados más duros. Además, este tipo de acero inoxidable es extremadamente resistente a la oxidación. Los componentes principales son cromo y níquel. Dado que es un acero inoxidable particularmente duradero, se utiliza para cajas de engranajes, álabes de turbinas, componentes de máquinas voladoras y contenedores de residuos nucleares.

La característica básica del acero inoxidable es su resistencia al óxido. Se da porque el acero inoxidable tiene una composición química especial. Pero la proporción de componentes no corrosivos, las fluctuaciones de temperatura, el oxígeno, la humedad y la ventilación del medio juegan un papel crucial. Por esta razón, es posible producir una variedad de diferentes tipos de acero inoxidable por medio de modificaciones diminutas de la estructura química. El acero inoxidable es un excelente material de ingeniería que es 100 por ciento biodegradable y ecológico.

Propiedades físicas del acero.

El acero se fabrica mezclando hierro y carbono en una proporción especial. El contenido de carbono está entre 0.2 y 2.14 por ciento del peso total. Además del carbono, en la producción de acero se utilizan otras aleaciones como el cromo, el manganeso, el vanadio y el tungsteno. De estos, el carbono es el componente más rentable. En general, se puede decir que cada una de estas aleaciones ayuda a mejorar las propiedades del acero. El acero se divide en hierro forjado y hierro fundido, dependiendo de la cantidad de carbono presente.

El acero contiene más hierro que piezas forjadas y menos que hierro fundido. Por eso, se resuelve entre los dos tipos de hierro. Sin embargo, las características del acero, las piezas forjadas y las fundiciones difieren drásticamente entre sí.

Acero: propiedades físicas.


Las propiedades físicas de una aleación dependen de varios factores, como el porcentaje de los componentes individuales y el proceso de fabricación. Las características del acero diferían enormemente de las de sus componentes básicos: el hierro y el carbono. Una de las características principales es la capacidad de enfriarse muy rápidamente después de que el acero haya estado expuesto a altas temperaturas. Este es el caso cuando entra en contacto con agua o aceite. Parte del carbono se disuelve en el hierro a una cierta temperatura.

Las propiedades físicas del acero son:

  • Alta resistencia
  • Peso ligero
  • Durabilidad
  • Ductilidad
  • Resistencia al óxido.

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El acero, como todos sabemos, es muy fuerte, aunque es muy liviano. De hecho, la relación de peso y resistencia acero a acero es la más baja en comparación con otros materiales que existen. La extensibilidad en este contexto significa que el acero puede hacerse fácilmente en cualquier forma.

A diferencia del hierro, el acero no se corroe fácilmente si se lo expone a la humedad o incluso al agua. Su estabilidad dimensional es particularmente bienvenida. Se ha demostrado que, incluso después de muchos años, permanece sin cambios en su estructura, incluso cuando está expuesto a influencias ambientales extremas. El acero es un buen conductor de electricidad porque transmite energía fácilmente.

La clasificación en grados de acero se lleva a cabo por numerosas organizaciones y siempre se basa en la composición y propiedades físicas del metal. La estructura química y el estado de suministro desempeñan un papel decisivo para la variedad. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, más duro y más resistente es el acero. Por el contrario, un acero de calidad superior contiene menos carbono y es mucho más dúctil.

En el pasado, el acero contenía más carbono en comparación con las variedades comunes de hoy. Mientras tanto, se agregan cantidades más bajas de carbono durante la producción y el metal se enfría inmediatamente para garantizar las propiedades físicas deseadas. El enfriamiento (apagado) similar a un flash altera la estructura subyacente.

Existen otros tipos de acero, como el acero galvanizado y el acero inoxidable (acero inoxidable), que son particularmente comunes en la actualidad. El acero galvanizado está provisto de un revestimiento de zinc para protegerlo de la oxidación. El acero inoxidable, por otro lado, contiene un diez por ciento de cromo para que sea resistente a la corrosión.

La verdadera ventaja del acero es que se puede reciclar por completo sin destruir ninguna propiedad física durante este proceso. El acero es muy importante en nuestra vida diaria, desde utensilios de cocina hasta herramientas quirúrgicas como el bisturí. El acero se utiliza para hacer una variedad de artículos. No es de extrañar que sea considerado uno de los materiales más versátiles y sostenibles. Su rentabilidad y capacidad de recuperación lo hacen adecuado para ingeniería y desarrollo de infraestructura. La construcción de carreteras, pistas, puentes, edificios y estadios no es posible sin el acero. Se puede decir que el progreso técnico y económico va de la mano con el avance de la industria del acero y promueve el crecimiento industrial.

Productos de acero y su diversidad


Ya sea en negocios o medicina, ya sea para la ciencia o los utensilios de cocina, la única aleación indiscutiblemente utilizada para producir equipos en estas áreas para satisfacer todas sus necesidades operativas es el acero. No solo se usa en la producción de herramientas, muebles y tornillos, sino también en la construcción de puentes y rascacielos que encuentra útiles. En pocas palabras, esta aleación es indispensable incluso en tiempos de la Industria 4.0. El acero está hecho de carbono (0,2% – 2,1%) y hierro. Sin embargo, también se pueden incluir otros elementos de aleación, como manganeso, tungsteno, cromo y vanadio, que ayudan a mejorar sus propiedades.

Propiedades mecanicas

Las propiedades respectivas del acero son de gran importancia para sus futuras aplicaciones. El acero de aleación de hierro se divide en tres categorías: acero al carbono, acero y acero inoxidable.

Las propiedades físicas del acero son:

  • Resistencia a la tracción
  • Dureza
  • Tenacidad
  • Elasticidad y plasticidad
  • Fragilidad
  • Moldeado
  • Flexibilidad

flexibilidad, moldeado acero

Las propiedades anteriores muestran cómo se comporta una aleación o un metal bajo ciertas cargas.

Resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción del acero es una propiedad que se relaciona con la resistencia del material cuando se estira. Representa el valor máximo de la tensión que se produce justo antes de que se rompa el acero. Se calcula dividiendo la sección transversal por el área cargada del acero. Para el acero, la unidad de medida de la resistencia a la tracción es libras por pulgada cuadrada. Tiene una resistencia a la tracción de 40,000 libras por pulgada cuadrada (PSI), también conocida como 40 KSI (K = kilo-pie). Además de esta propiedad material, el acero tiene otra característica única, en la que su resistencia a la compresión y su resistencia a la tracción son casi equivalentes. Esto significa que el acero se comporta tan destructivo como lo hace en las fuerzas de estiramiento.

Dureza

Esta propiedad del acero proporciona información sobre su resistencia a la deformación, penetración, rayado, mecanizado y abrasión. Las pruebas habituales para calcular la dureza del acero son Brinell, Vickers y Rockwell. En todas estas pruebas, se coloca un indentador en la superficie del acero de prueba. Este indentador está expuesto a un estrés intenso. Una vez que se completa la prueba, se puede calcular el tamaño de la muesca en el acero que el indentador ha causado anteriormente. Sobre la base de la depresión resultante, se determina la dureza del acero. La fórmula de Brinell es:

P / [pi (d/2) {D-?(D2 – d2)}],

donde “P” es la carga, “D” el diámetro de la bola de acero y “d” el diámetro del rebaje en la superficie esférica. De manera similar, el método de Vickers calcula la dureza del acero de prueba con la fórmula: 1.854P / L2, donde “L” es la longitud diagonal del pozo y “P” representa la carga aplicada. En contraste, la prueba de dureza Rockwell no es adecuada para pruebas de dureza de acero texturado y se realiza esencialmente para evaluar la profundidad creada por el indentador en la superficie de acero. Con estos determinantes, se pueden determinar otras propiedades tales como elasticidad, plasticidad y resistencia a la tracción.

Tenacidad

La tenacidad es la propiedad de un metal aleado que puede deformarse plásticamente mientras absorbe energía. Está influenciado además por el grado de tensión (tensión), la temperatura y el efecto de la muesca (afecta la distribución de la carga) y se comporta antiproporcional a la tasa de carga y directamente proporcional al cambio de temperatura. Por ejemplo, el acero con cantidades moderadas de carbono es comparativamente más duro cuando se expone a altas presiones térmicas que el que tiene un contenido de carbono bajo o alto.

Elasticidad

La elasticidad es la capacidad de un material para recuperar su forma normal después de haber sido sometido temporalmente a una fuerza externa. Esto significa que los sólidos con baja elasticidad se rompen o se deforman permanentemente, si las fuerzas externas actúan sobre ellos. Por lo general, está determinado por el llamado módulo de Young, en el que la tensión de tracción se divide por la tasa de tensión de tracción: (F / A) / (? L / L0). Aquí, “F” es la fuerza aplicada, “A” es el área en sección del acero sometido a la fuerza, “L” es el cambio en la longitud del objeto de acero y L0 es la longitud original del objeto de acero. La elasticidad del acero según SAE 950 es de 30 x 106 PSI.

Moldeado

La resistencia a la tracción y la conformabilidad son propiedades mecánicas que dictan la utilidad y el uso del acero. Si bien la resistencia a la tracción (ductilidad) determina el grado en que la aleación se deforma plásticamente (pero no se estira) sin romperse, la moldeabilidad indica si el material se puede comprimir a un nivel extremo sin agrietarse. Este último define la capacidad de un material para ser batido en placas delgadas. Debido a estas propiedades, se puede decidir si la aleación respectiva es adecuada para forjar o laminar.

Propiedades mecánicas del acero inoxidable.

El acero inoxidable, como los productos de acero convencionales en general, contiene hierro y acero. La principal diferencia es su contenido de cromo (11%), lo que lo hace resistente a la corrosión. Hay cuatro tipos de acero inoxidable basados ​​en las propiedades mecánicas anteriores del acero.

  • Martensítica
  • Ferrítico –martensíticos
  • Ferrítico
  • Ferrítico –austenítico
  • Austenítico

Para evaluar la tenacidad del acero inoxidable, se llevan a cabo pruebas de impacto en las que los cambios de tensión y temperatura se llevan a cabo en paralelo. Con el acero austenítico, se encontró una excelente tenacidad a todas las temperaturas. Otra característica interesante de este acero inoxidable es la resistencia elástica, que representa la tensión máxima desarrollada de una aleación sin causar deformación plástica en el objeto de prueba. Esta propiedad puede derivarse de la relación entre el estrés y la tensión.

El acero está presente en muchas áreas diarias, siempre en armonía con sus propiedades mecánicas y físicas. Este artículo debería ayudar a comprender las razones de su uso extensivo en la industria y el comercio.

Acero inoxidable de diferentes calidades.

El acero inoxidable, que es resistente a la corrosión, es una aleación que contiene al menos un 11 por ciento de cromo. El cromo ayuda a corroer el acero creando una película protectora invisible. Esto produce óxido de cromo, que se deposita en la superficie y protege la aleación.

El acero inoxidable no solo es insensible a la oxidación, sino que también tiene otras propiedades positivas como alta ductilidad, soldabilidad y resistencia criogénica. Además, hay acero inoxidable en diferentes variedades que son adecuados para una variedad de usos. Los grados de acero más comunes se registraron según la clasificación del grado de acero SAE. Los estándares son establecidos por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) y los grados UNS.

Tipos de Aceros en función de su calidad

La mayoría de los tipos son aleaciones de hierro que contienen más de 10.5 por ciento de cromo. Se agregan aleaciones adicionales para mejorar las características positivas del material. La clasificación del acero inoxidable en ciertos grados de acero depende de la estructura metalúrgica y las propiedades de la aleación. Se asignan a diferentes familias, dependiendo de qué características dominen.

Acero inoxidable austenítico serie 100 a 300.

La familia de los aceros inoxidables austeníticos contiene un 16 por ciento de cromo y un seis por ciento de níquel. Otros elementos como el cobre, el titanio y el molibdeno se agregan para mejorar las propiedades positivas. Combinando todos los componentes juntos, el grado de acero inoxidable es ideal para aplicaciones donde se requiere alta resistencia a la corrosión y la temperatura. Además, el grado de acero es resistente a la corrosión atmosférica, así como a la oxidación a base de ácidos orgánicos, a base de oxígeno y minerales. Las principales características de esta familia de acero inoxidable son la enorme ductilidad, la resistencia criogénica y la soldabilidad óptima. De esta manera, el acero inoxidable austenítico se puede perforar, enrollar, soldar, doblar y doblar. Además, el grado de acero no es magnético.

Las familias más importantes son la serie 200 (serie cromo-manganeso) y la serie 300 (serie cromo-níquel). La serie 300 es la variedad más producida a nivel mundial. Se utiliza, entre otras cosas, para la producción de cubiertos, accesorios de cocina, bienes de consumo y piezas de construcción.

Acero inoxidable ferrítico

La familia de aceros inoxidables ferríticos tiene un contenido de cromo de más del 10.5 por ciento y un contenido bajo en carbono. Estos son grados de cromo puro que tienen propiedades magnéticas y no pueden endurecerse. Para fines de fabricación, donde se requieren materiales resistentes a la corrosión, este tipo de acero inoxidable no es adecuado. Puede pulir aceros inoxidables ferríticos, por lo que a menudo se utilizan para sistemas de escape de automóviles y aplicaciones de soldadura.

Dúplex de acero inoxidable – 2304 y 2205.

La familia de aceros inoxidables dúplex tiene un enorme contenido de cromo del 18 al 28 por ciento. Además, tiene un contenido moderado de níquel del uno al ocho por ciento. Es una mezcla de aleaciones austeníticas y ferríticas, que pueden contener molibdeno, cobre, manganeso o tungsteno. El acero dúplex tiene un alto rendimiento y es resistente a la corrosión por tensión, fracturas y reacciones iónicas. Se utiliza en la industria de la celulosa y el papel, así como para plantas marinas y de desalinización.

Aceros inoxidables martensíticos – serie 400

La familia de aleaciones martensíticas tiene una proporción de 11.5 a 18 por ciento de cromo y un alto contenido de carbono de entre 0.1 y 2 por ciento. El material se endurece fácilmente por exposición al calor. Además, es resistente a la abrasión, pero en comparación con otras aleaciones de acero inoxidable solo reduce la resistencia al óxido. La aleación es magnética. Los aceros inoxidables martensíticos se utilizan para la fabricación de instrumentos quirúrgicos, válvulas y cuchillas de corte de cuchillas.

Acero inoxidable endurecido – Serie 600

La familia de los aceros inoxidables endurecidos contiene cromo y níquel. Las aleaciones de este tipo tienen una alta resistencia a la tracción. Esta fuerza generalmente se desarrolla temprano, lo que hace que sea fácil trabajar con el acero inoxidable.

Conclusión

La demanda de todos los tipos de acero inoxidable mencionados anteriormente aumenta constantemente porque sus propiedades los hacen muy versátiles. Además, las aleaciones pueden ser completamente recicladas.

El punto de fusión del acero inoxidable.

El acero es una aleación de hierro. Casi el 90 por ciento del acero producido en todo el mundo es acero al carbono, i. Una aleación de hierro y carbono. El contenido de carbono varía entre 0.2 y 2.1 por ciento por peso total. El hierro puro es muy suave y propenso a la oxidación. Es difícil de usar en un entorno donde el hierro es químicamente reactivo y emite óxidos y sulfuros. La adición de carbono resuelve el problema y hace que el acero sea menos reactivo. De esta manera se garantiza que ya no se oxida, y se conservan las propiedades ventajosas. El punto de fusión es la temperatura a la cual el estado del acero cambia de sólido a líquido, bajo cualquier condición. Por ejemplo, el punto de fusión del hielo es de 0 ° C o 32 ° F, donde cambia de hielo a agua. En el procesamiento del acero, el punto de fusión de la aleación juega un papel decisivo.

La temperatura a la cual el acero comienza a fundirse depende completamente de su tipo. La mayoría de las aleaciones contienen trazas de otros elementos y metales que se han agregado para que no se oxiden, sean más fáciles de manejar y más difíciles. Por lo tanto, el punto de fusión también está relacionado con los otros elementos que se han agregado a la aleación. En general, el punto de fusión del acero es aproximadamente 1370 ° C (2500 ° F). Para obtener más información sobre los diferentes tipos de aleaciones de acero y sus puntos de fusión, eche un vistazo a las características de estos:

 

Acero carbono

El acero, que tiene un valor de carbono de 0.05 a 0.15 por ciento, tiene una pequeña participación. También se le llama acero al carbono simple. Además del carbono, contiene trazas de cobre (0,6 por ciento), manganeso (1,65 por ciento) y silicona (0,6 por ciento). El punto de fusión del acero al carbono es de 1410 ° C (2570 ° F). Otros tipos incluyen medios, alta concentración y acero de carbono ultra alto, con puntos de fusión entre 1425 a 1540 ° C (2600 a 2800 ° F). El acero al carbono altamente concentrado tiene un contenido de carbono de 0.3 a 1.7 por ciento.

Acero inoxidable

Esta es la aleación de acero más conocida utilizada principalmente para la fabricación de accesorios de cocina. La aleación también se conoce con el nombre de acero Inox o Inox, con un contenido de cromo del 10.5 al 11 por ciento del peso total. Existen cinco tipos de acero inoxidable, acero inoxidable austenítico, ferrítico, endurecido y martensítico y acero inoxidable dúplex. El punto de fusión es 1510 ° C (2750 ° F).

Martensita de acero de endurecimiento

Esta es una mezcla de hierro con un bajo contenido de carbono, porque el níquel es el principal elemento de aleación. Representa del 15 al 25 por ciento del peso total. El punto de fusión es 1413 ° C (2575 ° F). Se utiliza principalmente para la producción de cuadros de bicicleta, hojas de espada de esgrima y cabezas de palos de golf.

Acero de aleación

Una aleación de acero consiste en toda una serie de elementos que representan entre el 1 y el 50 por ciento del peso total. Hay dos grupos, aquellos con bajo y aquellos con alto contenido de elementos extranjeros. El primer grupo está más extendido que el segundo. Mientras que el primer tipo se funde a 1432 ° C (2610 ° F), este es el caso con el segundo a 1415 ° C (2600 ° F).

Acero para herramientas

Como su nombre lo indica, el acero se utiliza principalmente para la fabricación de herramientas. Es la variedad más dura del mercado. Es significativamente más robusto que el acero al carbono y el acero aleado con un contenido de carbono de 0.7 a 1.4 por ciento. Manganeso, cromo, níquel, tungsteno, molibdeno, fósforo y azufre son algunos de los elementos que se agregan en ciertas cantidades de la aleación. De esta manera, la producción de otros tipos de herramientas de acero es concebible, los puntos de fusión entre 1400 y 1425 ° C (2550 y 2600 ° F) son.

La importancia del acero es bien conocida, pero el mérito principal es la forma fácil de reciclarlo, sin perder sus propiedades físicas.