El acero inoxidable contiene al menos un 10.5 % de cromo, que forma una capa de óxido protectora que previene la oxidación y la corrosión. Este versátil material se presenta en cinco familias principales: austenítica, ferrítica, martensítica, dúplex y de endurecimiento por precipitación; cada una con propiedades únicas que las hacen idóneas para diferentes aplicaciones.
Los aceros inoxidables austeníticos representan el 70 % de la producción de acero inoxidable y contienen entre un 16 % y un 25 % de cromo y entre un 8 % y un 20 % de níquel. Presentan una estructura cristalina cúbica centrada en las caras que permanece no magnética en estado recocido.
Estos aceros no se pueden endurecer mediante tratamiento térmico, sino únicamente mediante trabajo en frío, que puede duplicar aproximadamente su resistencia. En estado recocido, el acero de grado 304 presenta una resistencia a la tracción de 515-750 MPa y un límite elástico de alrededor de 215 MPa, con una excelente elongación superior al 40 %.
Los aceros austeníticos ofrecen la mejor resistencia general a la corrosión entre las familias de aceros inoxidables. Resisten eficazmente la corrosión atmosférica, el agua dulce y muchos productos químicos. Sin embargo, son vulnerables a la corrosión por picaduras inducida por cloruros y al agrietamiento por corrosión bajo tensión en soluciones de cloruro calientes.
Encontrará acero inoxidable austenítico en equipos de procesamiento de alimentos, fregaderos de cocina, tuberías de plantas químicas y dispositivos médicos. Su combinación de resistencia a la corrosión, conformabilidad y rendimiento tanto a temperaturas criogénicas como elevadas lo hace increíblemente versátil.
Los aceros inoxidables ferríticos son aceros al cromo que contienen entre un 10.5 % y un 18 % de cromo, con un contenido muy bajo de carbono (normalmente inferior al 0.12 %) y poco o nada de níquel. Mantienen una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo y conservan sus propiedades magnéticas a temperatura ambiente.
Estos aceros no se pueden endurecer mediante tratamiento térmico. El grado 430, por ejemplo, tiene una resistencia moderada, con una resistencia a la tracción de alrededor de 450 MPa y un límite elástico de 205 MPa en estado recocido. Presentan una ductilidad limitada (20-30 % de elongación) en comparación con los aceros austeníticos.
Los grados ferríticos ofrecen una resistencia moderada a la corrosión, superior a la del acero al carbono, pero generalmente inferior a la de los grados austeníticos. Destacan por su resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro gracias a su estructura ferrítica. Los ferríticos con alto contenido de cromo pueden soportar temperaturas de hasta 815 °C sin una formación excesiva de incrustaciones.
Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran los sistemas de escape de automóviles, los interiores de electrodomésticos de cocina y los detalles arquitectónicos. Su bajo coste (al no contener níquel) los hace populares para productos de consumo que requieren una resistencia moderada a la corrosión.
Los aceros inoxidables martensíticos contienen entre un 11 % y un 18 % de cromo, con un mayor contenido de carbono (entre un 0.1 % y un 1.2 %) que permite su endurecimiento mediante tratamiento térmico. Suelen tener un contenido mínimo de níquel (entre un 0 % y un 2 %) y son ferromagnéticos.
Su principal ventaja radica en su capacidad de endurecimiento mediante temple y revenido. El acero de grado 410 puede alcanzar una dureza de HRC 40-45 y una resistencia a la tracción superior a 1000 MPa tras un tratamiento térmico adecuado. Esto conlleva una menor ductilidad: la elongación puede disminuir hasta un 10 % o menos en estado endurecido.
Los aceros inoxidables martensíticos presentan la menor resistencia a la corrosión entre las familias de aceros inoxidables. Su mayor contenido de carbono fija parte del cromo en forma de carburos, reduciendo así el cromo libre disponible para la protección contra la corrosión. Su desempeño es adecuado en ambientes moderados, pero pueden oxidarse en condiciones agresivas.
Estos aceros predominan en aplicaciones que requieren alta dureza con cierta resistencia a la corrosión: hojas de cuchillos, instrumentos quirúrgicos, piezas de válvulas, ejes de bombas y cojinetes. El grado 410 se utiliza para uso general, mientras que el 420 y el 440C ofrecen una dureza aún mayor para herramientas de corte.
Los aceros inoxidables dúplex presentan una microestructura mixta, compuesta aproximadamente por un 50 % de austenita y un 50 % de ferrita. Contienen entre un 18 % y un 28 % de cromo, entre un 4 % y un 8 % de níquel, entre un 2.5 % y un 4 % de molibdeno y entre un 0.1 % y un 0.3 % de nitrógeno. El grado 2205, el dúplex más común, contiene alrededor de un 22 % de cromo, un 5 % de níquel y un 3 % de molibdeno.
Estos aceros presentan aproximadamente el doble de límite elástico que los grados austeníticos. El grado 2205 tiene un límite elástico de 450-550 MPa, en comparación con los 240 MPa del 304, manteniendo un 25 % de elongación. Son magnéticos gracias a la fase ferrítica.
Los aceros dúplex ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, a menudo superior a la del acero inoxidable 316. Su alto contenido en cromo, molibdeno y nitrógeno les confiere un índice de resistencia a la corrosión por picaduras (PREN) superior a 35, mucho mayor que el PREN de 26 del 316. Son altamente resistentes al agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por cloruros.
Los aceros dúplex se utilizan en plataformas petrolíferas marinas, plantas de procesos químicos, desalinizadoras y equipos navales. Su alta resistencia permite utilizar paredes más delgadas en recipientes a presión y tanques, lo que supone un ahorro de peso y costes.
Los aceros inoxidables PH alcanzan una alta resistencia mediante un tratamiento térmico de endurecimiento por envejecimiento. Generalmente contienen entre un 15 % y un 17.5 % de cromo, entre un 4 % y un 8 % de níquel, además de adiciones de cobre, niobio, aluminio o titanio que forman precipitados de refuerzo. El grado 17-4PH contiene aproximadamente un 17 % de cromo, un 4 % de níquel y un 4 % de cobre.
Tras un tratamiento de envejecimiento, estos aceros alcanzan resistencias a la tracción de 1000-1500 MPa. El acero de grado 17-4PH envejecido a 480 °C alcanza una resistencia a la tracción de aproximadamente 1400 MPa con una dureza de HRC 40-44. Incluso en estado de tratamiento de solubilización, presentan una resistencia considerable de alrededor de 1050 MPa.
Los aceros de grado PH ofrecen una resistencia a la corrosión comparable a la del acero inoxidable 304 en muchos entornos. Resisten bien la corrosión atmosférica, el agua dulce y los productos químicos suaves, superando a los aceros martensíticos estándar como el 410.
Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran componentes aeroespaciales, piezas de turbinas de gas, fijaciones de alta resistencia, ejes de bombas e instrumental médico. La posibilidad de mecanizar componentes en estado blando y luego endurecerlos por envejecimiento hasta alcanzar su máxima resistencia los hace especialmente valiosos para piezas complejas.
| Grado | Tipo | Cr (% en peso) | Ni (en peso %) | Mo (en peso %) | C (% en peso) | Otros elementos clave |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 304 (T30400) | Austenítico | 18 - 20 | 8.0 - 10.5 | – | ≤ 0.08 | Equilibrio Fe |
| 316 (T31600) | Austenítico | 16 - 18 | 10 - 14 | 2.0 - 3.0 | ≤ 0.08 | Mo para resistencia a la corrosión por picaduras |
| 430 (T43000) | Ferrítico | 16 - 18 | ≤ 0.75 | – | ≤ 0.12 | Acero Cr recto de bajo costo |
| 410 (T41000) | Martensítico | 11.5 - 13.5 | ≤ 0.75 | – | 0.08 - 0.15 | Un alto contenido de C permite el endurecimiento |
| 904L (N08904) | Austenítico de alta aleación | 19 - 23 | 23 - 28 | 4.0 - 5.0 | ≤ 0.02 | Cu 1-2%; N ≤0.1% |
| 2205 (T32205) | Duplex | ~ 22 | ~5 | ~3 | ≤ 0.03 | N ~0.14% para el equilibrio de fases |
| 17-4PH (S17400) | Endurecimiento por precipitación | 15.0 - 17.5 | 3.0 - 5.0 | – | ≤ 0.07 | Cu 3-5%; Nb 0.15-0.45% |
El acero inoxidable de grado 304, también conocido como acero inoxidable 18/8, es el más versátil y de uso más extendido. Contiene entre un 18 % y un 20 % de cromo y entre un 8 % y un 10.5 % de níquel, con un contenido de carbono limitado al 0.08 %.
En estado recocido, el acero 304 presenta una resistencia a la tracción de 515-750 MPa y un límite elástico de aproximadamente 215 MPa, con una excelente elongación superior al 40 %. Solo puede reforzarse mediante trabajo en frío, lo que puede elevar la resistencia a la tracción hasta 800-1100 MPa.
El acero 304 resiste excelentemente la corrosión atmosférica, el agua dulce y muchos productos químicos orgánicos. Sin embargo, es propenso a picaduras en entornos con cloruros, como el agua de mar. La variante 304L baja en carbono previene la sensibilización durante la soldadura.
El acero inoxidable de grado 316, el acero inoxidable de “grado marino”, añade entre un 2 % y un 3 % de molibdeno a una composición similar a la del 304. Esta adición de molibdeno mejora significativamente la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas.
Las propiedades mecánicas son muy similares a las del acero 304, con una resistencia a la tracción de 515-720 MPa y un límite elástico de 200-240 MPa en estado recocido. La variante 316L, con un contenido de carbono inferior al 0.03%, evita la sensibilización.
El molibdeno hace que el acero 316 sea muy superior al 304 en entornos con cloruros. Resiste atmósferas marinas, zonas de salpicaduras de agua de mar y entornos químicos con cloruros que causarían picaduras o grietas en el acero 304.
El acero inoxidable de grado 430 contiene entre un 16 % y un 18 % de cromo y prácticamente nada de níquel, lo que lo convierte en uno de los aceros inoxidables más económicos. El contenido de carbono está limitado al 0.12 %.
El acero 430 recocido presenta una resistencia a la tracción de aproximadamente 450 MPa y un límite elástico de 205 MPa, con una elongación de alrededor del 22%. Es magnético y no puede endurecerse mediante tratamiento térmico.
El acero 430 funciona bien en ambientes moderados y tolera temperaturas de hasta 815 °C de forma continua. Sin embargo, tiene menor resistencia a la corrosión que el acero 304; se oxidará en presencia de niebla salina o exposición costera.
El grado 410 contiene entre 11.5 y 13.5 % de cromo y entre 0.1 y 0.15 % de carbono, lo que proporciona la cantidad justa de cada uno para una resistencia moderada a la corrosión y una buena templabilidad.
Tras el tratamiento térmico de endurecimiento y revenido, el acero 410 alcanza una dureza de HRC 40-45 y una resistencia a la tracción superior a 1000 MPa. En estado recocido, es relativamente blando, con una resistencia a la tracción de 480-700 MPa.
El acero 410 ofrece buena resistencia a ambientes ligeramente corrosivos, especialmente cuando está endurecido y pulido. Su comportamiento es adecuado en presencia de vapor y ácidos diluidos, pero se oxida en ambientes ricos en cloruros.
El acero 904L es un acero súper austenítico que contiene entre un 19 % y un 23 % de cromo, entre un 23 % y un 28 % de níquel, entre un 4 % y un 5 % de molibdeno y un 1.5 % de cobre. El contenido de carbono se mantiene extremadamente bajo, con un máximo de 0.020 %.
En estado de solubilización, el acero 904L presenta una resistencia a la tracción de aproximadamente 490 MPa y un límite elástico de 220 MPa, con una elongación superior al 35%. Al igual que otros aceros austeníticos, no puede endurecerse mediante tratamiento térmico.
El acero 904L ofrece una resistencia a la corrosión excepcional, especialmente en ácidos sulfúrico y fosfórico. Soporta ácido sulfúrico hirviendo con concentraciones de hasta el 40-50% y resiste la corrosión inducida por cloruros mejor que el acero 316.
El grado 2205 contiene aproximadamente 22% de cromo, 5% de níquel, 3% de molibdeno y 0.14-0.20% de nitrógeno, creando una estructura austenita-ferrita equilibrada.
Esta estructura dúplex proporciona una resistencia a la fluencia de 450-550 MPa —el doble que la del acero 316L— manteniendo un alargamiento del 25 %. La resistencia a la tracción alcanza los 700-800 MPa en estado recocido.
El PREN de 35-40 del 2205 indica una excelente resistencia a la corrosión por picaduras, superando con creces el PREN de 26 del 316L. Es prácticamente inmune al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros hasta 150 °C.
La aleación 17-4PH contiene entre un 15 % y un 17.5 % de cromo, entre un 3 % y un 5 % de níquel, entre un 3 % y un 5 % de cobre y entre un 0.15 % y un 0.45 % de niobio. Su nombre deriva de su contenido nominal de 17 % de cromo y 4 % de níquel.
Tras el envejecimiento a 482 °C (condición H900), el acero 17-4PH alcanza una resistencia a la tracción de 1310-1400 MPa con una resistencia a la fluencia de 1100-1300 MPa y una dureza de alrededor de HRC 44. Las propiedades se pueden adaptar variando la temperatura de envejecimiento.
El acero 17-4PH ofrece una resistencia a la corrosión comparable a la del acero 304 en la mayoría de los entornos. Resiste bien la corrosión atmosférica, el agua dulce y los ácidos suaves, superando significativamente a los aceros martensíticos como el 410.
El acero tipo 303 es esencialmente acero 304 con un 0.15-0.35 % de azufre añadido para mejorar su maquinabilidad. El azufre forma inclusiones de sulfuro de manganeso que lubrican las herramientas de corte durante el mecanizado.
Esta calidad de fácil mecanizado sacrifica algo de resistencia a la corrosión y ductilidad a cambio de una maquinabilidad superior en comparación con el acero 304 estándar. No se recomienda para ambientes marinos o altamente ácidos.
Los tipos 321 y 347 son aleaciones austeníticas estabilizadas similares a la 304, pero con adiciones de titanio (321) o niobio (347). Estos elementos previenen la formación de carburo de cromo durante la soldadura o la exposición a altas temperaturas.
La estabilización permite que estos grados mantengan la resistencia a la corrosión después de una exposición prolongada a 450-800 °C, donde el acero estándar 304 se sensibilizaría y se volvería susceptible a la corrosión intergranular.
Los aceros austeníticos de tipo 201 y 202 son de bajo contenido en níquel, donde el manganeso (5.5-7.5 %) y el nitrógeno sustituyen parcialmente al costoso níquel. Contienen entre un 16 % y un 18 % de cromo y solo entre un 3.5 % y un 5.5 % de níquel.
Estas calidades ofrecen propiedades mecánicas similares a las del 304 a un menor costo, pero con una resistencia a la corrosión ligeramente reducida y una mayor tendencia al endurecimiento por deformación.
El tipo 409 contiene solo entre un 10.5 y un 11.75 % de cromo con estabilización de titanio, lo que lo convierte en uno de los aceros inoxidables menos costosos disponibles.
Si bien tiene la menor resistencia a la corrosión entre los grados de acero inoxidable y formará óxido superficial en ambientes agresivos, soporta bien las altas temperaturas y resiste la corrosión profunda.
El tipo 420 es un acero martensítico con alto contenido de carbono, que contiene entre un 12 y un 14 % de cromo y un 0.3 % de carbono. Tras un proceso de endurecimiento adecuado, alcanza una dureza de HRC 50.
Este acero inoxidable de "grado cuchillería" proporciona una resistencia a la corrosión adecuada para el agua y ambientes moderados cuando está bien pulido y endurecido.
El acero inoxidable tipo 440C es el más duro de los aceros inoxidables estándar, con un contenido de carbono de entre 0.95 y 1.2 % y de cromo de entre 16 y 18 %. Puede someterse a tratamiento térmico hasta alcanzar una dureza de HRC 58-62.
Si bien presenta una resistencia a la corrosión aceptable en condiciones suaves, su alto contenido de carbono inmoviliza el cromo, reduciendo la resistencia a la corrosión en comparación con los aceros inoxidables de menor contenido de carbono.
El acero súper dúplex tipo 2507 contiene un 25 % de cromo, un 7 % de níquel, un 4 % de molibdeno y un 0.25 % de nitrógeno. Ofrece una resistencia a la corrosión aún mayor que el acero 2205, con un índice PREN superior a 40.
Su límite elástico alcanza los 800-900 MPa, proporcionando una resistencia excepcional junto con una resistencia superior al agua de mar cálida y a ambientes con alto contenido de cloruros.
El acero 15-5 PH contiene un 15 % de cromo y un 5 % de níquel, con adiciones de cobre y niobio. Fue desarrollado para ofrecer una mayor tenacidad que el acero 17-4 PH, especialmente en secciones gruesas.
Las propiedades mecánicas coinciden con las del 17-4PH con una resistencia a la tracción de hasta 1400 MPa cuando está envejecido, pero el 15-5 PH mantiene una tenacidad a la fractura superior a niveles de resistencia equivalentes.
