Acero Inoxidable 304L

Avila Ramírez Brenda Berenice.Bustos Vázquez Sergio Fabián.Hernández Gutiérrez Sonia.

Tratamientos Térmicos.

Aceros inoxidables a

usteníticos

Composición Química:GRADO 304 304L 316 316L 317 317L 321 400 825 625 C-276

DUPLEX 2205

Designación UNS S30400 S30403 S31600 S31603 S31700 S31703 S32100 N04400 N08825 N06625 N10276 S31803

CARBONO (C) max. 0.08 0.035* 0.08 0.035* 0.08 0.035* 0.08 0.30 0.05 0.10 0.02 0.03

MANGANESO (Mn) max. 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 1.00 0.50 1.00 2.00

FOSFORO (P) max. 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 ---- ---- 0.015 0.04 0.03

AZUFRE (S) max. 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.024 0.03 0.015 0.03 0.02

SILICIO (Si) max. 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.50 0.50 0.50 0.08 1.00

CROMO (Cr) max. 18.0 a 20.0 18.0 a 20.0 16.0 a 18.0 16.0 a 18.0 18.0 a 20.0 18.0 a 20.0 17.0 a 20.0 ---- 19.5 a 23.5 20.0 a 23.0 14.5 a 16.5 21.0 a 23.0

NIQUEL (Ni) 8.0 a 11.0 8.0 a 13.0 10.0 a 14.0 10.0 a 15.0 11.0 a 14.0 11.0 a 15.0 9.0 a 13.0 63.0 a 70.0 38.0 a 46.0 Balance Balance 4.5 a 6.5

MOLIBDENO (Mo) ---- ---- 2.0 a 3.0 2.0 a 3.0 3.0 a 4.0 3.0 a 4.0 ---- ---- 2.5 a 3.5 8.0 a 10.0 15.0 a 17.0 2.5 a 3.5

Características:

• Los aceros inoxidables austeníticos no son magnéticos y no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Son muy dúctiles y presentan excelente soldabilidad.

• El inoxidable austenítico más popular es el Tipo 304L, que contiene básicamente 18% de cromo y 8% de níquel, con un tenor de carbono limitado a un máximo de 0,08%. Tiene gran aplicación en las industrias químicas, farmacéuticas, de alcohol, aeronáutica, naval, uso en arquitectura, alimenticia, y de transporte. Es también utilizado en cubiertos, vajillas, piletas, revestimientos de ascensores y en un sin número de aplicaciones.

• En determinados medios, especialmente en aquellos que contienen iones cloruro, el inoxidable 304 muestra propensión a una forma de corrosión llamada corrosión por picado. Es un tipo de corrosión extraordinariamente localizada, en la cual en determinados puntos de la superficie del material, el medio agresivo consigue quebrar la película pasiva para después progresar en profundidad. El crecimiento de los picados se da en un proceso auto catalítico y aunque la pérdida de masa pueda ser a veces insignificante, esta forma de corrosión es muy insidiosa, ya que muchas veces un picado es suficiente para dejar un equipo fuera de servicio.

Características:• La corrosión por rendijas, puede ser considerada como una corrosión por

picado artificial. El aspecto es frecuentemente semejante al de la corrosión por picado y el proceso de crecimiento es también autocatalítico. Pero, la existencia de una rendija es necesaria para la ocurrencia del fenómeno, lo que no sucede en la corrosión por picado. Los mismos medios capaces de provocar la corrosión por picado, promueven la corrosión por rendijas en los aceros inoxidables.

• El molibdeno es introducido como elemento de aleación en los aceros inoxidables precisamente para disminuir la susceptibilidad a estas formas de corrosión. La presencia de molibdeno permite la formación de una capa pasiva más resistente y en casos en que el inoxidable 304 no resiste a la acción de determinados medios, corroyendo por picado o por rendijas, los inoxidables 316 y 317 constituyen una excelente solución. Son aceros con gran utilización en las industrias químicas, de alcohol, petroquímicas, de papel y celulosa, en la industria petrolífera, industrias textil y farmacéutica.

Características:• Cuando están sometidos por algún tiempo a las temperaturas entre 450 y

850 ºC, los aceros inoxidables austeníticos están sujetos a la precipitación de carburos de cromo en sus contornos de granos, lo que los torna sensibilizados. Esta precipitación abundante de carburos, la sensibilización, resulta en la disminución del tenor de cromo en las regiones vecinas a los bordes, regiones que tienen así su resistencia a la corrosión drásticamente comprometida, tornando el material susceptible a la corrosión intergranular en ciertos medios. Las zonas térmicamente afectadas por operaciones de soldado son particularmente sensibles a esta forma de corrosión, ya que durante el ciclo térmico de soldado parte del material es mantenido en la faja crítica de temperaturas. La consideración de este fenómeno llevó al desarrollo de los inoxidables austeníticos extra bajo carbono, 304L, 316L y 317L, en los cuales el tenor de carbono es controlado en un máximo de 0,03%, quedando así extremadamente reducida la posibilidad de sensibilización.

Tipos de Tratamientos Térmicos:

Recocido:• El recocido es un tratamiento térmico que puede realizarse para

diferentes propósitos, los mas comunes son:

Recocido de ablandamiento: Es un recocido profundo que se hace para eliminar la dureza de una pieza para ser maquinada (cortada, barrenada etc.) y consiste en calentar la pieza a temperatura de temple y dejarla enfriar muy lentamente (una suerte de anti-temple). Las propiedades de la pieza una vez maquinada se restablecen volviendo a templarla.

Recocido de reducción de acritud o de recristalización: Este recocido es menos profundo y se hace para reducir la fragilidad de las piezas que han sido conformadas en frío (estiradas, dobladas, forjadas etc.) . Es común que las piezas que se someten a varios conformados en frío para lograr la forma final, se les aplique un recocido de este tipo entre una conformación y otra para evitar la fractura durante la elaboración.

Recocido de homogeneización: Este recocido se usa principalmente en aceros de alto carbono y aleados y tiene el objetivo de permitir la difusión y homogeneización de los elementos aleantes y el carbono dentro de la estructura del acero. Este recocido es bastante especializado y en ocasiones toma muchas horas su ejecución.

MICROGRAFIA RECOCIDO

Normalizado:

• Se conoce como normalización a un proceso similar al temple pero en el que el revenido final se hace a temperaturas mas altas, el propósito de la normalización es lograr una pieza con la máxima resistencia mecánica sin aumentar apreciablemente la dureza permitiendo un mecanizado posterior al tratamiento térmico. Se someten a normalización con frecuencia los tornillos, pasadores etc.

• Es un tratamiento típico de los aceros al carbono de construcción de 0,15 %C a 0,40 % de C y rara vez se emplea en los aceros de herramientas, ni en los aceros aleados de construcción. De esta forma se deja el acero con una estructura y propiedades que arbitrariamente se considera como normales y características de su composición. Se suele utilizar para piezas que han sufrido trabajos en caliente, trabajos en frio, enfriamientos irregulares o sobrecalentamientos y también sirve para destruir los efectos de un tratamiento anterior. La temperatura de normalización depende esencialmente del contenido de carbono del acero.

• La velocidad de enfriamiento importante en la normalización corresponde al punto en el que la austenita se esta· transformando en perlita. Por tanto, casi siempre se sitian las velocidades de enfriamiento en 700°C o entre el intervalo de 700 a 500°C. Una vez que se ha completado la transformación, las piezas se templan en agua o en aceite. Por lo regular, esto se hace cuando todas las secciones del componente se ponen al "rojo oscuro". Si el tamaño de las secciones es grande, es necesario que el material en el centro se ponga de color negro para que se pueda aplicar un enfriamiento drástico.

• La velocidad de enfriamiento influye en forma importante, tanto en la cantidad de perlita, como en su tamaño y su espaciamiento. Las velocidades de enfriamiento mayores producen más perlita, así como laminas menos espaciadas y más finas. Tanto el aumento en la cantidad de laminas de perlita, su proximidad, así como su finura, dan por resultado mayor resistencia, tenacidad y dureza. En la figura 31 se muestra el efecto del espaciamiento entre las laminas con el esfuerzo de fluencia. Inversamente, velocidades de enfriamiento más lentas producen piezas más blandas y menos resistentes.

• Por lo regular, los aceros al carbono con 0.20% C o menos no reciben más tratamientos después del normalizado. Sin embargo, los aceros de medio o alto carbono suelen templarse después de la normalización a fin de obtener propiedades específicas, por ejemplo, menor dureza para el enderezado, trabajado en frío o maquinado. El proceso de revenido es simplemente otro proceso de calentamiento en el intervalo suscritico que se aplica para reblandecer la estructura de los aceros que se han endurecido durante el calentamiento y el enfriamiento en especial a los aceros endurecidos con estructura martensitica.

Micrografía normalizado:

Temple:

• Según la ASM, temple es el enfriamiento rápido del acero desde una temperatura elevada. En general, esto se logra sumergiendo la pieza en agua, aceite, sal o aplicando aire comprimido. Como resultado del temple, las partes deben desarrollar una microestructura aceptablemente dura , en el estado templado, y en las ·reas críticas unas propiedades mecánicas mínimas. Luego de este tratamiento se recomienda revenir la pieza. La estructura del acero resultante del temple (martensita), se puede considerar como una microestructura inicial, susceptible de ser modificada por el revenido subsiguiente. Los factores de los que depende el temple son de importancia decisiva; por eso es importante que a cada paso del proceso se le de el mismo cuidado y consideración.

Tipos de temple• Temple ordinario o directo: Es el método más ampliamente usado para tratar el

acero. Se realiza calentando el acero hasta una temperatura por encima de A3 o Acm y enfriando con una velocidad mayor que la crítica de temple, de modo que se produzca un endurecimiento notable, el cual se debe a la formación de martensita y sucede en la superficie solamente o en toda la pieza, dependiendo de la capacidad de temple del acero y de su espesor. El enfriamiento se hace hasta temperaturas menores a A1 y en general por debajo de Ms. El temple directo es relativamente simple y económico cuando se aplica a piezas cuyo servicio no es demasiado exigente o a herramientas en las que se busca penetración del temple. No se aplica a piezas de formas complicadas y a materiales sensibles a la distorsión y el agrietamiento debido a lo brusco del enfriamiento. A veces se realiza por enfriamiento desde la temperatura de laminación o de forja inmediatamente después de la deformación en caliente. La figura 32 muestra el esquema de este tratamiento incluyendo el revenido que debe seguirlo.

• Temple escalonado: Esta forma de temple se usa cuando la velocidad de enfriamiento de la pieza que se templa debe cambiarse abruptamente en un momento dado durante el enfriamiento. Este cambio puede ser un aumento o una disminución de la velocidad de enfriamiento, dependiendo de los resultados deseados. Lo más común es disminuir la velocidad de enfriamiento, esto se hace primero en un medio, por ejemplo agua, por corto tiempo hasta unos 400°C, de modo que la pieza esté a una temperatura por debajo de la nariz perlitica de la curva TTT, entonces se retira la pieza y se enfría en un segundo medio, por ejemplo aceite, de modo que se enfríe más lentamente en el intervalo de transformación martensÌtica hasta la temperatura ambiente. El segundo medio puede ser aire tranquilo en muchos casos.

Medio de enfriamiento o medios de temple:

• Los siguientes medios de temple industriales se enumeran en orden de disminución de la severidad de temple.

1. Solución acuosa del 10% de cloruro de sodio (salmuera)

2. Agua del grifo3. Sales fundidas o líquidas4. Aceite soluble y soluciones acuosas5. Aire.

Microdrafia temple:

Revenido:

• El revenido consiste en calentar una pieza templada por periodos del orden de 1 a 3 horas a temperaturas menores que la de austenitizacion. Primero se calienta el acero a una temperatura levemente superior a la de austenitizacion, luego es enfriado rápidamente, de modo que no se corte la nariz de las curvas TTT, para formar una estructura martensitica. Posteriormente, el acero es recalentado a una temperatura inferior a A1 para obtener la dureza deseada.

En general los fines que se consiguen con este tratamiento son los siguientes:

• Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un

estado de mínima fragilidad. • Disminuir las tensiones internas de transformación, que se

originan en el temple.• Modificar las características mecánicas, en las piezas

templadas produciendo los siguientesEfectos:• Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite

elástico y la dureza.• Aumentar las características de ductilidad y las de

tenacidad.

Practica

• Se cortaron 12 probetas del acero inoxidable 304L de un tamaño de 4cm cada una.

• Se metieron las 12 piezas al horno para calentar las piezas hasta una temperatura de 1020 °C.

• Cuando se llego a la temperatura se sacaron 2 probetas para el templado a aire, 4 probetas para el templado en agua y 4 mas para el templado en aceite y las otras dos se quedaron en el horno para el recosido.

• Para poder saber su microestructura se pulió una probeta de cada uno de los temples y una del recosido.

• Para poder revelar los granos de las probetas se ataco con Nital, pero al verlo con el microscopio óptico no se notaban los granos así que decidimos atacar con Cloruro Férrico.

Resultados

Temple en aceite

Temple en agua

Temple en aire

Recosido