SEMINARIO-FERRITICOS
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CIENCIA DE LOS MATERIALES
SEMINARIO:
ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS
INTEGRANTES:
BALAN, Ignacio.
CABELLO, Gastón Andrés.
CALVO, Lucas Martin.
TEDESCO, Mariano Nicolás.
DOCENTE:
DRUKER, Ana
Año: 2013
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INTRODUCCION
ACEROS INOXIDABLES
El acero inoxidable es una aleación de hierro y carbono que contiene por
definición un mínimo de 10,5% de cromo. Algunos tipos de acero inoxidable
contienen además otros elementos aleantes. Los principales son el níquel y el
molibdeno. El motivo de la adición de cromo a la estructura del acero es la
formación de una delgada película transparente de óxido de cromo sobre la
superficie del acero, que excluye la oxidación adicional del acero inoxidable.
En el caso de que ocurra daño mecánico o químico, esta película es
autorreparable en presencia del oxígeno.
a) El acero inoxidable forma una capa de óxido de cromo. b) Cuando es rayado, esta película
protectora es removida. c) La capa protectora es restaurada.
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CLASIFICACION DE LOS ACEROS INOXIDABLES
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El acero inoxidable puede ser clasificado en cinco diferentes familias o
clases; cuatro de éstas corresponden a las particulares estructuras cristalinas
formadas en la aleación: austenita, ferrita, martensita, y dúplex (austenita más
ferrita); mientras que la quinta familia son las aleaciones endurecidas por
precipitación, que están basadas más en el tipo de tratamiento térmico usado
que en la estructura cristalina.
ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS
Forma parte de la serie 400 AISI. Tienen una configuración metalográfica
ferrítica con la estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC) que se
mantiene estable desde la temperatura ambiente hasta el punto de fusión. El
cromo inhibe la formación de austenita y promueve la formación de ferrita.
Estos aceros son esencialmente aleaciones con cromo.
Este tipo de aceros inoxidables son los más económicos debido a su bajo
contenido de Ni. Sin embargo, las ventajas económicas que se derivan de ello
no se pueden aprovechar del todo en estas aleaciones debido principalmente a
los problemas tecnológicos asociados a la elevada tendencia a precipitación de
fases secundaria como dificultad de elaborar productos de gran espesor y
problemas de soldabilidad. Sin embargo, debido a su buena resistencia a la
corrosión bajo tensión (CBT), a la corrosión por picaduras y por resquicios, en
medios conteniendo cloruros, pueden ser seleccionados en determinadas
aplicaciones, como alternativa a los aceros inoxidables austeníticos.
Los aceros inoxidables ferríticos son magnéticos, tienen una buena ductilidad
y son resistentes a la corrosión y oxidación a temperaturas elevadas. El acero
inoxidable tipo AISI 430 es el más representativo de este grupo, tiene
aproximadamente 17% Cr y es considerado como una aleación multipróposito
para aplicaciones en las cuales las exigencias de resistencia a la corrosión,
especialmente en las uniones soldadas, no sean importantes. El acero
inoxidable del tipo AISI 444 (18% Cr 2% Mo) posee una mejor resistencia a
la corrosión por picaduras y por resquicios, equivalente al acero inoxidable
austenítico del tipo AISI 316.
En los últimos años se han desarrollado aceros inoxidables ferríticos diseñados
especialmente para su empleo en la fabricación de tubos de condensadores
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para agua de mar. Aleaciones para esta aplicación suelen tener contenidos de
Cr> 26% y Mo > 3% y se les denomina aceros inoxidables super-ferríticos.
En la figura siguiente puede verse la microestructura típica del acero inoxidable ferrítico ACE
P439A estabilizado con Ti y Nb. Fue realizado un ataque por 1 minuto con el reactivo Vilella. En la
muestra atacada, de espesor 1,20 mm, el tamaño de grano es 7/6. En la micrografía el aumento es de
100X.
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TIPOS DE ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS
TABLA 1 : Distintos tipos de aceros inoxidables
AISI UNS %C %Mn %Si %Cr %Ni %P %S Otros
ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOS
405 S40500 0,08 1 1 13 -- 0,04 0,03 0,2 Al
430 S43000 0,12 1 1 17 -- 0,04 0,03 --
434 S43000 0,12 1,25 1 17 -- 0,04 0,03 1,0 Mn
446 S44600 0,2 1,5 1 25 -- 0,04 0,03 0,25 N
18SR
0,004 0,3 1 18 -- -- -- 2,0 Al,
0,4 Ti
Al
29-4
2
S44800 0,01 0,3 0,2 29 2,2 0,025 0,02 3,8 Mo
Los aceros inoxidables ferríticos que contienen de 10 A 14% de CROMO son
los menos costosos de ellos. Estos aceros pueden ser perfectos en entornos
libres o poco corrosivos en los que una ligera corrosión localizada puede ser
aceptable.
Por otra parte aquellos que tienen entre un 14 y 18% de cromo conforman
una familia de aleaciones ferríticas de uso más generalizado. Al tener un
contenido de cromo más elevado estos ofrecen una mayor resistencia a la
corrosión. Un ejemplo es el acero inoxidable 430 el que se usa en tambores de
lavadoras y paneles interiores. También puede usarse en lavaplatos y sartenes.
Dentro de esta familia también se encuentran algunos aceros ferriticos con
elementos estabilizadores como por ejemplo Ti, Nb, etc. En comparación con
los no estabilizados, estos aceros ofrecen una mejor soldabilidad y
conformabilidad. Las aplicaciones típicas de estos aceros son los fregaderos,
tubos de intercambiadores, sistemas de escape.
Por otro lado, otros aceros ferriticos incorporan molibdeno para aumentar la
resistencia a la corrosión. Las aplicaciones típicas son depósitos de agua
caliente, calentadores solares, hervidores eléctricos y hornos microondas.
La última clasificación de aceros ferriticos se lleva a cabo cuando estos
constan de un porcentaje de cromo entre un 18% y un 30%. Los usos típicos
incluyen aplicaciones en entornos costeros y otros entornos altamente
corrosivos. Un ejemplo de estos es el acero inoxidable 447 cuya resistencia a
la corrosión es igual a la del titanio.
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COMPORTAMIENTO MECANICO Y TRATAMIENTOS TERMICOS
Una característica mecánica a destacar, común a los aceros ferríticos y
martensíticos, es que al tener una estructura cúbica centrada en el cuerpo
(BCC), poseen una temperatura de transición dúctil-frágil, por debajo de la
cual la tenacidad se hace muy pequeña.
Mantienen su estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) del Fe alfa desde
la temperatura ambiente hasta el punto de fusión, ya que no atraviesan el
campo austenítico (de estructura cúbica centrado en las caras (FCC) del Fe
gamma) durante el calentamiento.
Otras propiedades generales de este grupo de aceros inoxidables son:
* Poseen una ductilidad menor a la de los aceros inoxidables austeníticos,
debido a la menor plasticidad de la estructura cúbica centrada en el cuerpo
(BCC) del Fe alfa, y al efecto endurecedor de la gran cantidad de Cr presente
en solución sólida.
* Presentan una muy buena resistencia a la corrosión bajo tensión,
especialmente en cloruros a alta temperatura.
* Son moderadamente endurecibles por trabajado en frío.
* No son templables.
* Tiene una escasa conductividad térmica.
Los aceros inoxidables ferríticos presentan tres problemas que adquieren
mayor importancia según sea la aplicación en la que se utilicen:
1. Excesivo crecimiento de grano: la falta de recristalización del cambio
alotrópico de ferrita a austenita de estos aceros hace que por encima de
950ºC se intensifique el crecimiento de grano dando lugar a un grano
grueso con menor ductilidad y tenacidad que el grano fino. La única
manera de afinar el tamaño de grano es con un tratamiento de
recristalización precedido de un proceso de deformación plástica. En el
caso de las soldaduras este es un problema serio pues no puede
realizarse este tratamiento.
2. Sensibilización: los aceros inoxidables ferríticos pueden generar durante
el calentamiento a más de 900ºC algo de austenita en el borde de grano
ferrítico, ya sea por segregación del cromo o por estarpróximos al bucle
gamma. Si esta transformación va seguida de un enfriamiento rápido, la
austenita se transforma en martensita, disminuyendo la plasticidad y
sobre todo la resistencia a la corrosión en el borde de grano. Por este
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motivo para estos aceros, debe tener lugar un enfriamiento lento a partir
de 1000ºC.
3. Pérdida de ductilidad por presencia de fases: a medida que aumenta la
proporción de cromo de estos aceros, se acercan a la transformación de
Fe- α (alpha) a carburo σ (sigma). Esta fase s es dura y frágil, y se
forma durante el intervalo de enfriamiento de 870 a 530ºC, lo cual
fragiliza la estructura. Puede ser redisuelta con calentamientos del orden
de 1100ºC o también se puede evitar su formación con enfriamientos
rápidos que retengan la fase α (alpha).
Algunas propiedades de los aceros ferriticos según su composición.
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APLICACIONES
El acero inoxidable ferrítico más vendido y más común es el AISI 430. Se
puede encontrar usualmente en chapas y planchuelas, dependiendo de la
solicitud del cliente. Su uso principal es para revestir interiores o
exteriores, ya que tienen una considerable resistencia a la corrosión por el
agua, pero una baja resistencia al impacto. Estos aceros, suelen venir
espejados, o en otros casos, esmerilados.
El aeropuerto de Frankfurt, por ejemplo, tiene gran parte de su arquitectura
revestida en acero inoxidable AISI 430, debido a su baja necesidad de
limpieza con respecto a otros materiales.
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Otro de los usos más comunes, es el de los famosos carritos de panchos.
Estos están construidos íntegramente de AISI 430.
Además se suelen utilizar en las bandejas de panadería, para transportar
facturas, ya que la chapa se consigue entre 0.4 y 2 mm de espesor.
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BIBLIOGRAFIA
FLINN, R / TROJAN, P. Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones.
ASKELAND, Donald. La Ciencia e Ingeniería de los materiales.
JONES, D.A. Principles and Prevention of Corrosion.
ISTRATI, George. Manual de los aceros inoxidables.
BUDAI ACEROS INOXIDABLES
ACEROS INOXIDABLES ROSARIO