2.5 Aceros inoxidables y refractarios.

Los aceros inoxidables se seleccionan por su excelente resistencia a la corrosión. Todos ellos se caracterizan por contener un mínimo del 12% de Cr, lo que permite formar una delgada película superficial de óxido de cromo, muy estable e impermeable, que evita el posterior contacto del acero con el ambiente agresivo.
Estos aceros se clasifican en cuatro grandes grupos, basados en la estructura cristalina y mecanismo de endurecimiento utilizado. Algunos ejemplos de los utilizados más comúnmente se recogen, junto a sus principales aplicaciones, en la tabla 13.4, discutiendo brevemente en este apartado los tres primeros grupos de aceros inoxidables ferríticos, martensíticos y austeníticos.

 

Tabla 13.4. Principales propiedades mecánicas y aplicaciones típicas de aceros inoxidables.

Los aceros inoxidables ferríticos son esencialmente aleaciones binarias hierro-cromo que contienen de un 12 a un 30% de Cr. Se denominan ferríticos toda vez que su estructura permanece en su mayor parte ferrítica, cúbica centrada en cuerpo correspondiente al Fe a, en condiciones normales de tratamiento térmico. El cromo, tal como se observa en la figura 13.16, tiene la misma estructura cristalina que el hierro, extendiendo la región de fase a y suprimiendo la región de fase g. Como resultado se forma un bucle de austenita que a partir del 12% de Cr desaparece completamente. Estos aceros inoxidables son relativamente de bajo coste y presentan una buena resistencia mecánica y moderada ductilidad derivada del endurecimiento por solución sólida y por deformación, no obstante, la presencia de carburos precipitados en estos aceros disminuye en alguna medida su resistencia a corrosión.

Figura 13.16. Diagrama de fases hierro-cromo.

 

Los aceros inoxidables martensíticos son igualmente aleaciones que contienen del 12 al 17% de Cr, pero es este caso con suficiente carbono, del 0.15 al 1%, que les permite por el efecto gammágeno del carbono, obtener estructura martensítica al enfriar estos aceros desde el estado austenítico. Puesto que la composición de los aceros inoxidables martensíticos se ajusta para optimizar resistencia y dureza, la resistencia a la corrosión es relativamente pobre comparada con los aceros de los otros grupos.

Los aceros inoxidables austeníticos son esencialmente aleaciones ternarias Fe-Cr-Ni que contienen entre un 16 y un 25% de Cr y desde un 7 a un 20% de ni. Estas aleaciones se denominan austeníticas debido a que su estructura c.c.c., figura 13.17, corresponde a la de la austenita del acero estabilizada por el contenido en níquel que recordamos es un elemento gammágeno. Esta estructura permite la elevada conformabilidad que poseen estos aceros. En la tabla 13.4 se recogen las propiedades y aplicaciones para diferentes tipos de estos aceros.

Figura 13.17. Microestructura del acero inoxidable austenítico AISI 304.

 

Los aceros inoxidables austeníticos tienen normalmente mejor resistencia a la corrosión que los ferríticos y martensíticos, ya que se evita la formación de carburos precipitados. Sin embargo, si estos aceros son calentados o enfriados lentamente desde altas temperaturas, a través del rango de 900 a 500°C, se produce una difusión de carbono hacia borde de grano que al combinarse con el cromo de las inmediaciones para formar carburos, disminuye el contenido de cromo en una estrecha franja inmediata al borde de grano produciendo una susceptibilidad a la corrosión intergranular. Esta dificultad puede evitarse descendiendo al máximo el contenido en carbono, por debajo del 0.03%, lo que reduce la migración del mismo al borde de grano, y añadiendo elementos como el V, Ti o Nb, formadores preferenciales de carburos, que impidan la combinación del cromo con el carbono.