Aleaciones de acero inoxidable y níquel para componentes

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Aleaciones de acero inoxidable y níquel para componentes

Las aplicaciones del acero inoxidable y las aleaciones de níquel incluyen diversas industrias, como la construcción, el transporte, la arquitectura, la manipulación de alimentos y bebidas (utensilios de cocina), equipos médicos y la industria farmacéutica. Ambos tipos de aleaciones también se utilizan para producir piezas militares, productos marinos, joyas, así como piezas industriales y petroquímicas.

Aleaciones de acero inoxidable

Acero inoxidable es un término genérico utilizado para describir una variedad de tipos y grados de acero que proporcionan una alta resistencia a la corrosión y la oxidación. En general, los aceros inoxidables contienen hierro y un mínimo de 10.5% de cromo. De otros elementos de aleación, el más importante es el níquel.

En términos de propiedades mecánicas, el acero inoxidable se puede dividir en cuatro grados:

1. grados austeníticos

Este es el tipo más común de acero inoxidable. Además del 16-25% de cromo, contiene níquel y, a veces, nitrógeno en solución. El acero austenítico es no magnético, extremadamente conformable y soldable. También se caracteriza por una baja resistencia a la prueba, un fuerte endurecimiento por trabajo y una ductilidad muy alta.

2. Calidades ferríticas

Los grados ferríticos demuestran una alta resistencia a la corrosión y la oxidación, además de ser altamente resistentes al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Estos aceros magnéticos no contienen níquel y no pueden fortalecerse mediante tratamiento térmico. También exhiben baja resistencia a la prueba, endurecimiento de trabajo limitado y ductilidad disminuida a altos niveles de cromo. Los grados ferríticos se usan ampliamente en hogares (fregaderos, adornos decorativos), así como en el transporte (sistema de escape de automóviles).

3. Grados dúplex

Los grados dúplex son esencialmente una combinación de acero inoxidable ferrítico-austentico. Contienen más del 20% de cromo además de pequeñas cantidades de níquel y molibdeno. Esta composición les da una buena resistencia a la corrosión y al agrietamiento por corrosión bajo tensión, buena resistencia a la abrasión y a la corrosión, alta resistencia mecánica, alta absorción de energía, así como baja expansión térmica y buena soldabilidad. Las muchas aplicaciones del acero inoxidable dúplex incluyen la industria del papel, sistemas de tuberías en tanques químicos, sistemas de agua de mar, cortafuegos, puentes, tanques de almacenamiento, intercambiadores de calor, calentadores de agua, componentes de diseño estructural y más.

4. Grados martensíticos

Los grados martensíticos de acero inoxidable contienen una cantidad relativamente alta de carbono además de 12-18% de cromo. Son endurecibles mediante manipulación y enfriamiento y pueden estar sujetos a tratamiento térmico para mejorar sus propiedades. Dependiendo del tipo de tratamiento térmico, estos grados también pueden exhibir una alta resistencia a la tracción máxima además del bajo alargamiento a la fractura.

Los denominados aceros inoxidables supermartensíticos son un tipo moderno que muestra alta resistencia, tenacidad a baja temperatura y resistencia a la corrosión aceptable.

La elección de una aleación y grado de acero inoxidable en particular depende en gran medida de los requisitos de resistencia a la corrosión. También se deben considerar varias propiedades mecánicas y físicas de los aceros inoxidables para lograr requisitos particulares de rendimiento del servicio.

Aleaciones de níquel

En general, las aleaciones de níquel se pueden dividir en las siguientes dos categorías: aleaciones de níquel-cobre y aleaciones de base de níquel-cromo.

1. Aleaciones de níquel-cobre

Las aleaciones de níquel-cobre también se conocen como aleaciones Monel. Además de níquel, contienen 29-33% de cobre, así como pequeñas cantidades de hierro y manganeso. Las principales propiedades de las aleaciones de níquel-cobre incluyen alta resistencia a la corrosión, gran resistencia mecánica, buena ductilidad y un bajo coeficiente de expansión térmica. Sin embargo, tienden a endurecerse rápidamente.

En general, las aleaciones de níquel-cobre se usan cuando se requiere una mayor resistencia en comparación con el níquel puro. Debido a su excelente resistencia a los ácidos y los álcalis, se utilizan con frecuencia en equipos de plantas químicas. Con pequeñas adiciones de aluminio y titanio, las aleaciones Monel también se pueden usar en la industria aeroespacial. Otras aplicaciones comunes incluyen vástagos de válvula, intercambiadores de calor, productos de máquinas de tornillo, sistemas de tuberías, tanques de combustible y agua, fregaderos de cocina y más.

2. Aleaciones a base de níquel-cromo

Las aleaciones de níquel-cromo proporcionan resistencia a la oxidación y la falla del metal a través de una pérdida de resistencia que a menudo ocurre a altas temperaturas (con la excepción de los ambientes ricos en azufre a altas temperaturas). Gracias a su excelente resistencia a ácidos, álcalis, agua y agua de mar, oxidación, inflamabilidad y solventes orgánicos, las aleaciones de níquel-cromo generalmente se aplican donde se requiere una resistencia particular al calor y la corrosión.

Las aleaciones de níquel-cromo se pueden dividir en dos categorías:

1. El primer grupo incluye aleaciones fundidas que contienen 40-50% de níquel y 50-60% de cromo. Estas aleaciones son resistentes al calor y a la corrosión. Sus aplicaciones incluyen piezas estructurales, contenedores, soportes, perchas, espaciadores, etc. que están expuestos a temperaturas de hasta 1994 ° F (1090 ° C).

2. El otro grupo de aleaciones de níquel-cromo contiene significativamente más níquel (70-80%). Sus aplicaciones incluyen elementos de calentamiento por resistencia expuestos a temperaturas de hasta 2102 ° F (1150 ° C).

Las aleaciones de base de níquel-cromo más recientes contienen una variedad de elementos auxiliares, cuya adición crea propiedades de aleación nuevas y mejoradas.

Baja expansión y aleaciones magnéticas

Dos aleaciones particulares de grupos de níquel que exhiben propiedades distintivas son las aleaciones de baja expansión y las aleaciones magnéticas.

Las aleaciones de baja expansión son aleaciones de níquel-hierro que exhiben un coeficiente de expansión bajo y constante en un rango de temperatura particular. Se utilizan en las industrias médica, científica y automotriz para fabricar instrumentos de precisión, instrumentos científicos, dispositivos de laboratorio, válvulas de motor, piezas de la industria aeronáutica y piezas electrónicas.

Las aleaciones magnéticas son aleaciones complejas. Las aleaciones magnéticas de alto contenido de níquel exhiben una alta permeabilidad inicial y una inducción de saturación bastante baja, mientras que las aleaciones magnéticas suaves de níquel-hierro se utilizan en dispositivos de conmutación y para motores y generadores de corriente continua.

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