El acero inoxidable se utiliza en una amplia gama de aplicaciones gracias a su versatilidad. Su alta resistencia a la tensión, la corrosión y la oxidación lo convierte en un componente clave del prototipado rápido. Para trabajar con acero inoxidable, es fundamental comprender todas sus propiedades. Por lo tanto, se necesita una guía de selección de materiales de acero inoxidable que describa los diferentes tipos de acero inoxidable, sus grados, calidades y usos.
Para facilitarte las cosas, este artículo te ayudará a elegir el acero inoxidable adecuado. Detalla los diferentes grados de acero inoxidable, su funcionamiento y los diferentes tipos que puedes usar para tu proyecto. También te dará una idea de cómo elegir el grado de acero inoxidable adecuado para crear prototipos rápidamente.
Tabla de contenido
¿Qué es el acero inoxidable?
Propiedades de los materiales de acero inoxidable
Los elementos metálicos que componen el acero inoxidable desempeñan un papel fundamental en sus propiedades químicas y mecánicas. Por ello, es un material fundamental en los métodos de fabricación de prototipado rápido, como el mecanizado CNC y la fabricación de chapa metálica. Las cualidades del acero inoxidable dependen del grado de acero inoxidable que se utilice. Sin embargo, a continuación se presentan algunas propiedades generales del acero inoxidable que se aplican a todos los grados de acero que se puedan utilizar.
Resistencia a la corrosión
El acero inoxidable contiene cromo, lo que le confiere una alta resistencia a la corrosión. Esta es una de sus propiedades más importantes y lo hace útil en numerosos procesos de prototipado rápido, como el mecanizado CNC. Además, el acero inoxidable puede soportar condiciones químicas y atmosféricas adversas gracias a la forma en que se mezclan sus elementos.
Alta resistencia a la tracción
Otra característica importante del acero inoxidable es su alta resistencia a la tracción. Por ello, es un material excelente para fabricar artículos que soportan presión y peso.
Fuerza y dureza
El acero inoxidable resiste la fricción y los impactos incluso en entornos hostiles. Además, soporta la energía y no se agrieta ni se rompe al someterlo a presión.
Ductilidad
El acero inoxidable es altamente dúctil y, por lo tanto, puede soportar las tensiones del proceso de fabricación sin deformarse. Además, el acero inoxidable es duro y pierde calor rápidamente. Por lo tanto, es difícil cortarlo o moldearlo sin las herramientas adecuadas. Si se requiere retrabajo, puede provocar daños y desperdicio de piezas.
Ventajas del acero inoxidable
El acero inoxidable se utiliza en diversas aplicaciones debido a sus numerosas propiedades útiles. A continuación, se enumeran algunas de las razones por las que se utiliza en diferentes industrias.
- Resistencia a la corrosiónDado que el acero inoxidable es una aleación, el cromo lo hace resistente a la corrosión. Por lo tanto, se puede utilizar para fabricar artículos resistentes al cloro, a los álcalis y a ambientes ácidos sin oxidarse. Diversos grados de acero inoxidable, como el 416, el 316, el 440, el 2205, etc., presentan una excelente resistencia a la corrosión.
- Resistencia a la tracción. Los aceros inoxidables, como el grado 416 y el grado 431, tienen mayor resistencia a la tracción que otros metales. Esto se debe a que pueden soportar mayor peso y tensión, incluso a temperaturas muy altas o bajas.
- Facilidad de mantenimiento. El acero inoxidable es fácil de mantener una vez fabricado, por lo que su valor a largo plazo es mayor que su costo inicial.
- Resistente al calor. Los aceros inoxidables de calidad como el 2205 y el 416 son resistentes a la descamación causada por altas temperaturas. Por lo tanto, son más adecuados para la fabricación de artículos expuestos a temperaturas extremas.
Desventajas del acero inoxidable
Sin embargo, el acero inoxidable presenta algunos problemas, a pesar de que sus propiedades lo hacen útil en muchas situaciones. A continuación, se presentan algunas de las desventajas de usar acero inoxidable en su próximo trabajo.
- Caro. El acero inoxidable contiene elementos de aleación adicionales, como níquel y cromo. Esto lo hace más caro que otros tipos de acero. Estos elementos son clave para su resistencia a la oxidación. Debido a su procesamiento, el tratamiento y pulido de superficies también son costosos.
- Fácil de ensuciar. Los productos de acero inoxidable se ensucian fácilmente, lo que reduce su atractivo.
- Difícil de fabricar. La fabricación puede ser muy difícil según el tipo de acero inoxidable utilizado. Por lo tanto, es importante conocer los diferentes grados de acero inoxidable antes de elegir el adecuado.
Diferentes tipos de acero inoxidable
Antes de seleccionar el grado de acero inoxidable para su proyecto, es importante comprender los diferentes tipos de acero inoxidable. Cada tipo de acero inoxidable tiene propiedades diferentes. Por lo tanto, son buenas opciones en algunos casos. A continuación, se presentan los principales tipos de acero inoxidable y sus grados.
Acero inoxidable ferrítico
Los aceros inoxidables ferríticos se utilizan comúnmente en proyectos de construcción debido a su mayor resistencia que otros tipos de acero. Presentan la misma estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC) que el hierro puro o el acero al carbono, y contienen más hierro y cromo, así como pequeñas cantidades de otros metales.
Debido a su estructura, el acero inoxidable ferrítico no se puede endurecer por calor. Además, es más económico. Cuando la apariencia no es importante, el acero inoxidable ferrítico es una buena opción.
En los diferentes tipos de acero ferrítico se pueden encontrar elementos metálicos como níquel, manganeso, silicio, fósforo, azufre y titanio. A continuación, se presenta una lista de grados comunes de acero inoxidable fabricados a partir de aceros ferríticos:
- Grado 409. Este acero inoxidable no se oxida a temperaturas extremas y posee buenas propiedades mecánicas. Se utiliza principalmente en tubos de escape de automóviles y en edificios expuestos a altas temperaturas, etc.
- Grado 416. Este tipo de acero ferrítico es ideal para el mecanizado. Por lo tanto, se utiliza en la fabricación de piezas roscadas mecanizadas, tuercas, ejes de bombas y motores, válvulas y engranajes.
- Grado 430. El acero inoxidable ferrítico grado 430 es menos propenso a la oxidación. Además, es resistente al calor y a la oxidación. Por lo tanto, este grado de acero inoxidable se utiliza comúnmente en la fabricación de productos para la industria alimentaria y el hogar.
Aceros inoxidables austeníticos
Uno de los grados de acero más conocidos en el mercado es el acero inoxidable austenítico, como el acero inoxidable 316. Presenta una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC) y contiene altas cantidades de níquel y cromo. Como resultado, presenta una excelente resistencia a la corrosión y es no magnético, especialmente después del recocido.
Debido a su alto contenido de níquel y a su mayor resistencia tras el trabajo en frío, los aceros inoxidables austeníticos funcionan bien a bajas temperaturas. Además, se pueden utilizar en las industrias alimentaria y de producción. A continuación, se presentan tres aceros inoxidables austeníticos de uso común y sus usos.
- Grado 316. El grado 316 está disponible en dos tipos: 316 y 316 L. Ambos son fáciles de trabajar. Por lo tanto, se pueden utilizar en la industria alimentaria y de generación de energía para fabricar productos mediante técnicas de prototipado rápido.
- Grado 304. Es probable que se encuentre con este tipo de acero inoxidable. Sus materiales no ferrosos son el níquel y el cromo. Por ello, se utiliza para fabricar artículos aptos para entornos de agua salada. Se utiliza para fabricar artículos como sujetadores, tuberías y congeladores utilizados en la industria alimentaria.
- Grado 310Este acero inoxidable es muy resistente a altas temperaturas. Se utiliza como material criogénico en tanques de combustión debido a su alta resistencia al calor y a la formación de incrustaciones. Gracias a esta característica, tiene otros usos.
Hemos proporcionado una comparación entre el acero 4140 y el 4130, consulte la!
Aceros inoxidables martensíticos
Los aceros inoxidables martensíticos contienen altas cantidades de carbono (0,1% a 0,12%) y cromo (10,5% a 18%) y son magnéticos. Debido a su alto contenido de carbono, estos aceros inoxidables requieren calentamiento y enfriamiento para endurecerse.
Como resultado, se pueden utilizar en aplicaciones que requieren la resistencia, la fuerza y la maquinabilidad del acero inoxidable. Existen muchos tipos de acero inoxidable martensítico. A continuación, se presentan algunos de los más utilizados en el prototipado rápido.
- Grado 431. De los aceros inoxidables martensíticos que analizamos aquí, el grado 431 es el menos susceptible a la oxidación. Tras un tratamiento térmico como el revenido, se endurece y es muy resistente a la corrosión. Por ello, se utiliza a menudo para fabricar piezas destinadas a agua dulce.
- Grado 440. El acero de grado 440 está disponible en tres variantes: 440a, 440b y 440c. Está fabricado con acero duro de alto carbono, tratado térmicamente para hacerlo fuerte y resistente al desgaste. Además, es resistente a los ácidos, álcalis y agua. Por lo tanto, puede utilizarse en estas condiciones.
- Grado 416. Si desea mecanizar acero inoxidable, el grado 416 es uno de los mejores (con una maquinabilidad de aproximadamente 85%). Por lo tanto, es un material importante para la fabricación de ejes de motores, tornillos, tuercas, pernos, engranajes y válvulas.
Acero inoxidable dúplex
El acero inoxidable dúplex es un nuevo tipo de acero inoxidable compuesto principalmente por partes iguales de elementos de ferrita y austenita. Esta mezcla presenta una gran resistencia y resistencia a la corrosión, especialmente a la corrosión por cloruros.
También son resistentes a la tensión gracias a su alto contenido de cromo y molibdeno, y bajo de níquel. Esto los hace el doble de resistentes que otros tipos de acero. Los aceros dúplex son rentables y se utilizan comúnmente en aplicaciones marinas, de edificación y construcción. Están disponibles en dos grados diferentes:
- Grado 2304. El acero inoxidable 2304 es muy popular porque no se oxida y es muy resistente. Es superior al acero inoxidable 316 porque no contiene molibdeno. Es un material popular para la fabricación de artículos para la industria alimentaria y de bebidas.
- Grado 2205. El acero inoxidable grado 2205 posee las propiedades del acero inoxidable ferrítico y austenítico. Es altamente resistente a la oxidación gracias a su alto contenido de molibdeno y cromo.
Acero inoxidable endurecido por precipitación
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación son austeníticos o martensíticos. También pueden tratarse térmicamente para facilitar su trabajo, magnetizarse y aumentar su resistencia. Los grados de acero inoxidable se diferencian según su contenido de níquel y cromo. A continuación, se presentan algunos grados comunes de acero inoxidable endurecidos por precipitación.
- 17-4PH (cromo 17%, níquel 4%)Este acero inoxidable contiene cromo 17% y níquel 4%. Gracias a su alta resistencia a la corrosión, se puede utilizar en diversas aplicaciones alimentarias. También se utiliza para... mecanizado CNC de mayor tamaño aplicaciones, como la fabricación de álabes de motores de aeronaves u otras piezas mecánicas.
- 15-5 PH (cromo 15%, níquel 5%). El cromo 15% y el níquel 5% conforman este tipo de acero inoxidable, que posee las mismas propiedades que estos dos materiales. Se puede utilizar para fabricar diversos productos, como piezas de aviones, válvulas, engranajes, ejes, piezas de pozos petrolíferos y piezas de reactores nucleares.
Cómo elegir el grado correcto de acero inoxidable
Existen diferentes tipos de acero inoxidable. Por ello, ofrece una variedad de opciones iniciales. Sin embargo, puede resultar difícil elegir el grado correcto de acero inoxidable para su proyecto. Por lo tanto, esta sección le servirá de guía para seleccionar materiales de acero inoxidable, describiendo los diferentes factores que le ayudarán a decidir qué grado de acero inoxidable utilizar.
Considere el proceso de soldadura
Los aceros inoxidables austeníticos son aptos para cualquier proceso que requiera acero inoxidable soldable. Esto se debe a su bajo contenido de carbono.
También se pueden soldar aceros inoxidables ferríticos como el 409 y el 430. El acero martensítico, por otro lado, no es adecuado para la soldadura porque es débil, se rompe fácilmente y se agrieta con frecuencia.
Considere la formabilidad
Los aceros austeníticos, como el 316 y el 304, y los ferríticos, como el 430 y el 409, son buenas opciones para procesos que requieren aceros inoxidables fáciles de conformar. Los aceros inoxidables martensíticos son menos frágiles y difíciles de conformar.
Resistencia a la corrosión
Entre los diferentes tipos de acero inoxidable, el austenítico es altamente resistente a la corrosión. Esto se debe a su alto contenido de cromo y molibdeno. Puede utilizarse en exteriores, ya que el acero inoxidable no se ve afectado por la intemperie ni otros factores. El ferrítico y el martensítico son más económicos que el austenítico en cuanto a resistencia a la corrosión.
Tratabilidad térmica
El tratamiento térmico es un factor importante a considerar al buscar el grado adecuado de acero inoxidable para un proyecto. La martensita 17-4 PH puede tratarse térmicamente. Sin embargo, los aceros austeníticos y ferríticos no soportan las altas temperaturas asociadas con el tratamiento térmico.
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas del acero inoxidable son, por supuesto, muy importantes a la hora de seleccionar el acero adecuado. Debe considerar factores como la temperatura, la resistencia, la tenacidad, la ductilidad y la extensibilidad antes de tomar su decisión.
Rentabilidad y disponibilidad
La calidad es fundamental al elegir el grado adecuado. Puede elegir un grado fácil de encontrar, menos propenso a la corrosión, más económico y de buena calidad. El acero austenítico es una buena opción en cuanto a calidad, pero es más difícil de encontrar porque es más caro que otros tipos de acero.
Usos y aplicaciones comunes del acero inoxidable
Diversas industrias utilizan el acero inoxidable de distintas maneras. A continuación, se presentan algunas de sus aplicaciones en productos de prototipado rápido.
Industria alimentaria
Los utensilios de cocina, como fregaderos, cubiertos, platos y bandejas, están fabricados con acero inoxidable. Este material es apto para este tipo de cocina, ya que no se oxida ni se corroe y no permite el crecimiento de microorganismos.
Campo médico
El sector médico es un área importante donde se utiliza el acero inoxidable. En este caso, se puede utilizar para fabricar instrumental quirúrgico. Por ejemplo, se puede usar en implantes quirúrgicos para la fijación de fracturas óseas y la implantación de instrumental.
Industrias aeroespacial y automotriz
Las piezas de aviones y automóviles se fabrican con acero inoxidable, un material importante. El acero inoxidable puede utilizarse en estas áreas siempre que se fabrique de forma correcta y precisa.
Otras industrias
El acero inoxidable también se puede utilizar en otras aplicaciones, como la fabricación de utensilios de cocina y productos de iluminación. Como puede ver, el acero inoxidable es muy versátil, lo cual es importante para la fabricación rápida de prototipos, como el mecanizado CNC.
Conclusión
El acero inoxidable es muy importante en la fabricación. La elección del acero inoxidable adecuado depende de muchos factores, como su grado y sus propiedades. Este artículo le ayudará a comprenderlo mejor, explicándole cómo elegir el acero inoxidable adecuado. Describe los diferentes tipos de acero inoxidable, sus grados y características. También le orienta sobre cómo elegir el acero adecuado.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el acero inoxidable no se oxida?
Las propiedades de resistencia a la corrosión del acero inoxidable se deben a las propiedades de sus metales constituyentes. Gracias a la presencia de elementos como el cromo, el acero inoxidable posee una excelente resistencia a la corrosión.
¿Cuál es el mejor acero inoxidable?
Dependiendo de sus necesidades y ubicación, el acero inoxidable de grado 316 es altamente resistente a la corrosión y es la mejor opción para la exposición al cloro, productos químicos y el medio ambiente.
¿Cuánto dura el acero inoxidable?
La vida útil del acero inoxidable es relativa, ya que depende de cómo y dónde se utiliza y de los elementos que lo componen. Normalmente, su vida útil oscila entre 20 y más de 1000 años.