El magnetismo y el acero inoxidable

02

Ugitech le propone una gran profesionalidad y una amplia gama de aceros inoxidables para uso electrotécnico:

• Calidades austeníticas para fabricar piezas amagnéticas• Calidades ferríticas para los núcleos blandos y resistivos • Calidades martensíticas para los esfuerzos mecánicos • Aceros dúplex para responder a exigencias altas de corrosión

Una oferta completa:Barras redondas - hexagonales, Perfiles y diámetros especiales bajo pedido.Estados metalúrgicos y acabados:• Estirado, • Estirado rectificado, • Estirado recocido magnético rectificado (calidades ferríticas)

Para calificar los materiales ferromagneticos, Ugitech cuenta con todas las técnicas de mediciones magnéticas. Son todas normalizadas: permeámetro (IEN 60604-4/ ASTM A341/A341M), coercímetro (IEN 60604-7), gaussímetro, sigmámetro.

3000

2500

2000

1500

1000

500

200 400 800 1000 12000

RP0.2 (MPa)

µmax

Ferríticos

Martensíticos

Dúplex

Permeabilidad relativa máxima / campo coercitivo en función del límite elástico

2500

2000

1500

1000

500

200 400 800600 1000 12000

RP0.2 (MPa)

Hc

(A/m

)

Ferríticos

Martensíticos

Dúplex

03

4

3

2

1

0

10

20

30

Grado d

e en

durecim

iento

(ua)

Per

mea

bilid

ad r

elat

iva

303 Ima 304 304L + Cu Ima 305-2

Para el amagnetismo:Los austeníticos UGITECHHay numerosas aplicaciones que necesitan un amagnetismo estable. En este contexto, debe darse prioridad a la elección de las calidades austeníticas: • propiedades anti-corrosivas y mecánicas, • valores de permeabilidad muy bajos.

Precauciones en la elección y en la aplicación:Una calidad austenítica mal adaptada puede generar en su transformación en frío una fracción de fase martensítica que presenta un determinado ferromagnetismo. Ugitech propone calidades relativamente transparentes para este efecto: UGI 305-2 ó UGI 202N.

Ejemplos de evolución de la permeabilidad relativa de los hilos en función de la calidad y de los diferentes niveles de endurecimiento.

CalidadesEndurecimiento

0 10 20 30

305-2 1.004 1.004 1.004 1.005

304L + Cu Ima 1.005 1.005 1.012 1.082

304 1.012 1.046 1.626 3.09

303 Ima 1.003 1.05 1.62 3.42

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Para el magnetismo: Las calidades ferríticas UGITECH

Ugitech propone una gama de calidades totalmente dedicada a las aplicaciones magnéticas.

Ugiperm 12FM: • Acero inoxidable ferrítico al 12% de cromo, con azufre o sin azufre. • La referencia inoxidable en eficiencia magnética: Muy buena permeabilidad y campo coercitivo bajo. • Resistencia a la corrosión suficiente en entorno gasolina. • Inducción de saturación y resistividad eléctrica altas.Calidad especialmente adaptada a aplicaciones exigentes, con tiempos de respuesta cortos: Electroinyección, electroválvulas, captadores magnéticos, frenos magnéticos.

UGI 4105Si: • Acero inoxidable resulfurado al 17% de cromo y al 1,5% de silicio, correspondiente a la aleación

2 de la norma ASTM A838/838M. • Buen compromiso resistencia a la corrosión / magnetismo. • 2 niveles de magnetismo en barras recocidas según las exigencias del cliente. Calidad muy extendida en el ámbito de la inyección automóvil y en las electroválvulas.

IMRE: • Acero inoxidable resulfurado al 18% de cromo, 1,5% de silicio y 1,5% de molibdeno. • Excelente resistencia a la corrosión en entorno acuoso, especialmente en entorno clorurado. • Nivel de magnetismo cercano al UGI4105Si.Calidad muy utilizada en las electroválvulas.

UGIPERM 17:• Acero inoxidable al 17% de cromo y con un bajo contenido en azufre para una mejor

soldabilidad.• Comportamiento magnético parecido al UGI 4105Si, con una resistividad eléctrica más baja pero

con características mecánicas más altas. Calidad utilizada para aplicaciones en el sector automóvil.

UGI 4511:• Acero inoxidable estabilizado al niobio y con un bajo contenido en azufre. • Su 17% de cromo permite el funcionamiento en medios más agresivos. • Prestaciones magnéticas cercanas a las del Ugiperm 12FM.• El mejor compromiso Resistencia a la corrosión / Magnetismo. Calidad utilizada para aplicaciones en el automóvil - electroválvulas.

4105Si

+ soldabilidad+ Mejor resistencia a la corrosión+ magnetismo- maquinabilidad

+ magnetismo

+ Mejor resistencia a la corrosión

+ propiedades mecánicas+ Mejor resistencia a la corrosión- maquinabilidad

UGIPERM12FM

IMRE 4511

UGIPERM17

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Ejemplo: Posición según la permeabilidad máxima / resistividad eléctrica

Diagrama Permeabilidad relativa máxima en función de la resistividad eléctrica de algunas calidades ferríticas.

60 70 80 90 100

3000

2500

2000

1500

1000

0

Resistividad (µΩ.cm)

Per

mea

bili

dad

máx

ima

1.4511Ugiperm

12FM

IMRE 1.4724

1.4114

1.4105BUgiperm17

1.4105Si

Características generales de las calidades adaptadas a las aplicaciones magnéticas.

IMRE UGI 4105Si Ugiperm 12FM Ugiperm 17 UGI 4511

Imantación en saturación (T) 1.60 1.60 1.70 1.65 1.67

Campo coercitivo* (A/m) 150 a 200 130 a 200 100 a 125 150 a 200 100 a 150

Permeabilidad máxima 1100 a 2000 1200 a 2200 2000 a 3000 1000 a 2000 2000 a 3000

Campo remanente* (T) 0.25 a 0.8 0.5 a 0.9 0.5 a 0.7 0.5 a 1 0.5 a 1

Resistividad (µΩ.cm) 76 77 78 60 60

Entornos adaptados

Carburantes, medios acuosos medianamente

clorurados,Ejemplo: Máquinas

de bebidas

Carburantes, medios acuosos medianamente

agresivos y poco clorurados

Carburantes, medios acuosos medianamente

agresivos y poco clorurados

Carburantes, medios acuosos medianamente

agresivos y clorurados

Carburantes, medios acuosos medianamente

agresivos y clorurados

(resistencia en zonas soldables)

Maquinabilidad Mejorada MejoradaMejorada o estándar

Estándar Estándar

* medición después de saturación magnética del material

Para obtener un comportamiento ferromagnético optimo, es necesario realizar un recocido magnético bien sea en las barras o en las piezas mecanizadas. Según la calidad y el nivel de magnetismo exigido, las condiciones de tratamiento térmico deben adaptarse para obtener una estructura metalúrgica optimizada.

Abajo, la microestructura de una misma calidad con 2 tratamientos distintos y que presenta prestaciones magnéticas diferentes.

Ugitech adapta el estado metalúrgico de sus calidades a las exigencias de la aplicación.

Este ejemplo ilustra el efecto del tamaño de los granos en el campo coercitivo.

Micrografías en 1.4511 tratado por recocido magnético y no tratado. Influencia en campo coercitivo.

A/ No tratado - Hc = 350 A/mB/ Tratado - Hc = 140 A/m

200 µm200 µm

A/ B/

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El compromiso martensíticoLas calidades martensíticas permiten obtener buenas prestaciones magnéticas con propiedades mecánicas altas. En comparación con las calidades ferríticas, estas calidades son más difíciles de imantar y desimantar. Pueden presentar así un interés específico en el caso de piezas del tipo imán permanente.

Características generales de algunas calidades martensíticas inoxidables UGITECH.

UGI 4005 UGI 4313 UGI 4418 UGI 4542

Imantación en saturación (T)*

1.75 1.6 1.3 a 1.5 1.3 a 1.5

Campo coercitivo* (A/m) 850 a 1000 1200 a 1500 1650 a 2600 1800 a 3400

Permeabilidad máxima* 180 a 380 200 a 300 100 a 200 50 a 200

Campo remanente* (T) 0.9 a 1.2 0.7 0.5 a 0.7 0.4 a 0.7

Resistividad (µΩ.cm) 57 60 80 70 a 80

Car. mec (Mpa)*Rp0.2 : 570-700Rm : 730-830

Rp0.2 : 800Rm : 1000

Rp0.2 : 930Rm : 1020

Rp0.2 : 800 a 1200Rm : 800 a 1300

* Según los tratamientos térmicos

Una solución intermedia: La gama UGIPLEXLos Dúplex son interesantes en entornos corrosivos severos. La presencia de una fase austenítica amagnética reduce la inducción de saturación así como los valores de µ, Hc en comparación con los ferríticos.

Características generales de algunas calidades UGIPLEX

UGI 4362 UGI 4462 UGI 4507

Imantación en saturación (T) 0.55 0.55 0.50

Campo coercitivo* (A/m) 600 700 750

Permeabilidad máxima 50 40 30

Campo remanente (T) 0.05 0.04 0.03

Resistividad (µΩ.cm) 80 80 85

Medio adaptado Idéntico al UGI 4404

(AISI 316)

Dúplex “medio de gama” para las industrias químicas, petroquímicas, papeleras y

desalinización del agua de mar

Dúplex “alto de gama” para las aplicaciones severas en las industrias químicas, petróleo,

papelería, desalinización y decontaminación

*medición después de la saturación magnética del metal

07

¿Cómo funciona?Al reaccionar a la aplicación de un campo magnético exterior (solenoide, imán), los electrones presentes en un material le confieren propiedades magnéticas específicas.

Las magnitudes utilizadas Esta reacción se mide por medio de la inducción B (aire + material) o por la polarización magnética J, específica al material. Para evaluar el efecto inducido por el material, es habitual compararlo al generado por el vacío B0 sometidos ambos al mismo campo H. - en el material: B(H) = µ(H).H - en el vacío: B0 = µ0.HSe califica el material por su permeabilidad magnética relativa µr correspondiente a µ(H)/µ0.

Varias posibilidades para los aceros inoxidables UgitechSegún el valor de su permeabilidad relativa, se definen dos familias: • Los paramagnéticos* (1<µr<5) que se dejan atravesar por el campo

H con pocas modificaciones. Se utilizan para piezas que deben quedar “transparentes” en relación con un campo aplicado. Los aceros inoxidables austeníticos forman partes de ellos. Para que se queden paramagnéticos, cualesquiera sean las condiciones de mecanizado, de tratamiento térmico, necesitan una austenita muy estable.

*también denominados amagnéticos

• Los ferromagnéticos (µr>>1) incluyen los aceros inoxidables ferríticos, martensíticos y dúplex. La polarización del metal tiende a alinearse con el campo exterior, a canalizarlo y a reforzarlo. Se pueden utilizar como amplificadores de campo (núcleo magnético) y/o canalizadores de campo (blindaje magnético).

¿Es importante la resistividad eléctrica?Los aceros inoxidables están especialmente bien posicionados en este aspecto por la presencia importante de elementos de aleación. Cuando una pieza ferromagnética está sometida a un campo variable, se producen corrientes de Foucault parásitas. Para obtener una respuesta rápida de la aplicación, las prestaciones magnéticas solas no son suficientes. Se utilizan entonces materiales de resistividad eléctrica alta. La experiencia demuestra que tomar en cuenta la resistividad puede ser tan importante como las magnitudes magnéticas tradicionales.

Resistividad eléctrica típica de materiales medida a 25°C.

Material Comportamiento Resistividad (µΩ.cm)

Acero inoxidable austenítico tipo AISI 304, 316 Ferromagnético 72 a 74

Acero eléctrico

Ferromagnético

13

Acero con 2.5% de silicio 40

Acero inoxidable martensítico UGI 4005 57

Acero inoxidable ferrítico UGI 4016L, UGI 4511 60

Acero inoxidable ferrítico UGI 4105Si, IMRE, Ugiperm 12FM

76 a 78

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