Tipos de acero inoxidable en el mecanizado: los más usados

El acero inoxidable es uno de los materiales más utilizados en el área del mecanizado, especialmente en bridas y tubos. Aunque se suelen clasificar en hasta cinco familias, los tipos de acero inoxidable que representan casi la totalidad de sus aplicaciones son dos: los austeníticos y los ferríticos.

Los diferentes tipos de acero inoxidable se dividen en grados, y cada uno de ellos tiene propiedades distintas en cuanto a su maleabilidad, su dureza, su resistencia a la corrosión, etc. Porque a diferencia de lo que pueda parecer por su nombre, el acero inoxidable no es “inoxidable” de forma literal. Lo que hace que se le llame así es que, en comparación con el acero normal, puede soportar mucho más tiempo y uso antes de mostrar signos de desgaste. Y los distintos aceros inoxidables son “inoxidables” no lo son en el mismo grado.

5 tipos de acero inoxidable

Como hemos adelantado al principio, existen hasta cinco tipos de acero principales (aunque hay una de las familias -la de endurecimiento por precipitación- que suele incluirse dentro de otras tres), también llamados familias o categorías, según su estructura cristalina, es decir, la forma sólida como se ordenan y agrupan sus átomos, moléculas, o iones. Estos cinco tipos son:

• Austenítico: tiene un contenido en níquel de más de un 7%, entre un 16 a 28% de contenido en cromo, y un contenido muy bajo en carbono, que los hace muy resistentes a la corrosión, tener una buena maleabilidad y soldabilidad y excelentes propiedades mecánicas.
• Ferrítico: estos aceros son básicamente aleaciones con cromo dentro de un rango de 10,5% a 30%, pero con contenidos muy bajo en carbono (un 0,08% en relación con los martensíticos), que los hace económicos y con unas propiedades de resistencia a la corrosión y dureza razonablemente buenas. Además, a diferencia de los austeníticos, son magnéticos. Algunos grados pueden contener molibdeno, silicio, aluminio, titanio y niobio que les confieren diferentes características.
• Martensítico: tiene alto o bajo contenido en carbono (hasta 1,2%), 12% de cromo y se construyen alrededor de hierro tipo 410. Su microestructura de martensita tetragonal centrada en el cuerpo, lo hace endurecible por tratamiento térmico (por enfriamiento), le proporciona dureza y resistencia. Se utiliza principalmente para herramientas médicas (escalpelos, máquinas de afeitar y pinzas internas). La martensita sin templar es baja en dureza y, por lo tanto, quebradiza.
• Duplex: tiene un alto contenido en cromo (19–32%) y molibdeno (hasta 5%) y menor contenido de níquel que los aceros inoxidables austeníticos, que lo hace el doble de resistente. Su microestructura mixta proporciona una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro en comparación con los aceros inoxidables austeníticos tipos 304 y 316. Esto lo hace más costoso.
• Endurecido por precipitación: tienen cromo y níquel, que proporcionan una combinación óptima de las propiedades de los aceros inoxidables martensíticos y austeníticos. Con los primeros comparten su capacidad para ganar alta resistencia a través del tratamiento térmico, y de los segundos tienen la gran resistencia a la corrosión. Esto se logra tras la adición de uno o más de los elementos de cobre, aluminio, titanio, niobio y molibdeno a una matriz martensítica o austenítica sometida a un proceso de tratamiento térmico que conduce a su endurecimiento.

El acero inoxidable austenítico y el ferrítico son los más utilizados (constituyen un 95% de las aplicaciones de acero inoxidable), y por eso les dedicamos el grueso de este post.

El acero inoxidable austenítico: la familia más amplia

El austenítico es el tipo de acero inoxidable que representa dos tercios de la producción de este material ya que, al contener cromo y níquel y un contenido muy bajo en carbono, tiene una excelente resistencia a la corrosión, buena maleabilidad, buena soldabilidad y excelentes propiedades mecánicas como una gran ductilidad en un amplio rango de temperaturas (ya que posee la misma microestructura incluso a temperaturas criogénicas). Eso significa a la vez que no se puede endurecer por tratamiento térmico. Por eso se usa ampliamente en mecanizados de tubo. Además, es fácil de limpiar, algo especialmente importante en otras aplicaciones, en entornos higiénicos y estériles. No es magnético, aunque si se trabajan en frío pueden volverse ligeramente magnéticos así como más resistentes.

El acero inoxidable austenítico puede dividirse en tres subgrupos, las series 100, 200 y 300. Sin embargo, el más utilizado es el de la serie 300.

Serie 300

Son el grupo dentro del acero austenítico más grande y más utilizado. Están compuestas de una aleación de cromo-níquel (por lo que también se llaman series Cr-Ni o Cr-Ni-Mo en el caso del 316), que logran su microestructura austenítica casi exclusivamente mediante la aleación de níquel; algunos grados muy altamente aleados incluyen algo de nitrógeno para reducir los requisitos de níquel. Los grados más conocidos son el 304 y el 316, de los que hablamos más ampliamente en este post.

El acero inoxidable ferrítico

Los aceros inoxidables ferríticos son aceros inoxidables de cromo simple, generalmente con un bajo contenido de carbono y ausencia de níquel, que hace que su coste sea más económico. Tienen una razonablemente buena ductilidad y resistencia a la corrosión, aunque menor que los austeníticos, y como ellos, no se pueden endurecer por tratamiento térmico al tener una microestructura de ferrita como el acero al carbono (de cristal cúbico centrada en el cuerpo) está presente a todas las temperaturas, debido a la adición de cromo.

Sin embargo, mientras los austeníticos pueden trabajarse en frío para reforzarse, los ferríticos no permiten hacerlo en el mismo grado, y también son más problemáticos de soldar debido al crecimiento de grano en la zona afectada por el calor que reduce la ductilidad y puede producir grietas. El aumento del contenido de cromo y molibdeno aumenta la resistencia a la corrosión como lo hace para los aceros inoxidables austeníticos, pero ello revierte en un mayores problemas de soldabilidad.

Estos problemas microestructurales generados por la soldadura limitan el uso de este tipo de aceros inoxidables a grosores muy delgados y, por lo tanto, no se usan en la construcción de estructuras y recipientes pesados y de grandes grosores como sí ocurre con los austeníticos.

El acero inoxidable ferrítico puede dividirse en varios grados, de los que los más comunes son el 430, con un 17% de cromo, que se utiliza en fregaderos, tambores de lavadora e interiores de lavavajillas, cubiertos, exteriores de neveras, etc. y el tipo 409, con un 11% de cromo, se usa ampliamente en la fabricación de tubos de escape de automóviles. En general, sus aplicaciones giran entorno a mecanizados que se usan de forma repetitiva.

Bibliografía y trabajos de interés:

• Materiales según la norma ISO (en castellano)
• 316 Stainless Steel Enclosure Applications (en inglés)
• List of EN standards (en inglés)
• International Organization for Standardization (en inglés)