Martes, 04 Noviembre 2014 00:00

Acero inoxidable y magnetismo

Actualmente, el uso de los aceros inoxidables vive un incremento en su demanda como material de construcción. Por ello, y debido a una serie de confusiones y distorsiones que encontramos en el mercado de los aceros inoxidables para uso en arquitectura (herrajes, estructuras, accesorios y otros), se hace necesario y muy interesante aclarar algunos conceptos respecto de la condición de magnetismo de algunos de ellos.

/ Compilado elaborado por Friul Trade Chile Ltda. Publicado en revista VANO Arq n°18, marzo-abril 2013.

¿Qué es el acero inoxidable?

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El acero es una aleación de hierro y muy poco carbono. Si le añadimos algo de cromo (como mínimo un 10,5%), obtenemos acero inoxidable, que es más resistente a la corrosión.

El acero inoxidable es un acero de elevada pureza y resistente a la corrosión del hierro, dado que el cromo, u otros metales que contiene, posee gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora (los metales puramente inoxidables, que no reaccionan con oxígeno son oro y platino; los de menor pureza, en tanto, se llaman resistentes a la corrosión. Por ejemplo: los que contienen fósforo). Sin embargo, esta capa puede ser afectada por algunos ácidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidado por mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas. Algunos tipos de acero inoxidable contienen, además, otros elementos aleantes: los principales son el níquel y el molibdeno.

Origen y características

Como todos los tipos de aceros, el acero inoxidable es un material simple. Lo que tienen en común todos los aceros es que su principal componente es el hierro, al que se añade una pequeña cantidad de carbono. El acero inoxidable fue inventado a principios del siglo XX, cuando se descubrió que una pequeña cantidad de cromo añadido al acero común, le daba un aspecto brillante y lo hacía altamente resistente a la suciedad y a la oxidación (el mínimo para conseguir propiedades inoxidables es del 12%). Esta resistencia a la oxidación, denominada «resistencia a la corrosión», es lo que hace al acero inoxidable diferente de otros tipos de acero.

El acero inoxidable es un material sólido y no un revestimiento especial aplicado al acero común para darle características "inoxidables". Aceros comunes, e incluso otros metales, son a menudo cubiertos o "bañados" con metales blancos como el cromo, níquel o zinc para proteger sus superficies o darles otras características superficiales. Si bien estos baños tienen sus propias ventajas y son muy utilizados, el peligro radica en que la capa puede ser dañada o deteriorarse de algún modo, lo que anularía su efecto protector. La apariencia del acero inoxidable puede, sin embargo, variar y dependerá en la manera que esté fabricado y en su acabado superficial.

Aplicaciones del acero inoxidable

El acero inoxidable recibe tal nombre por su resistencia a la corrosión. Sin embargo, poco después de su descubrimiento se apreció que el material tiene otras muchas valiosas propiedades que lo hacen idóneo para una amplia gama de usos. Las posibles aplicaciones del acero inoxidable son casi ilimitadas, hecho que se puede comprobar con tan sólo unos ejemplos:

  • En el hogar: Cubertería y menaje; lavaderos; sartenes y baterías de cocina; hornos y asadores; equipamiento de jardín y mobiliario.
  • En la ciudad: Paradas de autobús, cabinas telefónicas y resto de mobiliario urbano; fachadas de edificios; ascensores y escaleras; vagones de metro e infraestructuras de las estaciones.
  • En la industria: Equipamiento para la fabricación de productos alimentarios y farmacéuticos; plantas para el tratamiento de aguas potables y residuales; plantas químicas y electroquímicas; componentes para la automoción y aeronáutica; depósitos de combustible y productos químicos. 

Acero uso doméstico 

           El acero inoxidable también tiene aplicaciones domésticas, como material para cubiertos de calidad y otros utensilios para el hogar.

Tipos de aceros inoxidables

Existen tres clases de acero inoxidable, según su estructura interna:

Martensíticos (Fe+12-19% Cr+0,08-1,2%C).
Ferríticos (Fe+10,5-30% Cr+0,015-0,08%C).
Austeníticos (Fe+16-28% Cr+6-32%Ni+0,02-0,1%C).

En la norma AISI-SAE, son los de la Serie 300. Pues bien, los dos primeros tienen propiedades magnéticas, y da la casualidad que tienen unas propiedades mecánicas deficientes. Por ello, son más baratos, y sobre todo, más débiles frente a la corrosión.

Los aceros inoxidables austeníticos se pueden endurecer por deformación, pasando su estructura metalográfica a contener martensita (el carbono estabilizado de manera metaestable en forma de hierro gamma se transforma a la forma estable de hierro alfa y martensita, pues el carbono es menos soluble en la matriz de hierro alfa, que lo expulsa). Se convierten en parcialmente magnéticos (tanto como porcentaje de carbono haya sido convertido en martensita), lo que en algunos casos dificulta el trabajo en los artefactos eléctricos.

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Aceros comunes, e incluso otros metales, son a menudo "bañados" con metales blancos. Sin embargo, esta capa puede sufrir daños o deterioros, lo que anula su efecto protector.
 

También existen los aceros dúplex (20%< Cr < 30%), (5%< Ni < 8%), (C < 0,03%), no endurecibles por tratamiento térmico, muy resistentes a la corrosión por picaduras y con buen comportamiento bajo tensión. Poseen estructura de ferrita y austenita.

A todos los aceros inoxidables se les puede añadir un pequeño porcentaje de molibdeno, para mejorar su resistencia a la corrosión por cloruros y otras propiedades.

Cada tipo de acero inoxidable tiene sus características mecánicas y físicas, y será fabricado de acuerdo con la normativa nacional o internacional establecida.

Aceros Inoxidables Ferríticos

Los aceros inoxidables ferríticos son magnéticos. A pesar de tener una menor cantidad de carbono que los martensíticos, se tornan parcialmente austeníticos a altas temperaturas, y consecuentemente, precipitan martensita durante el enfríamiento. Se puede decir que son parcialmente endurecibles por tratamiento térmico.

Los aceros inoxidables ferríticos contienen, de un modo general, un porcentaje de cromo superior al de los martensíticos. Este aumento en la cantidad de cromo mejora la resistencia a la corrosión en diversos medios, pero sacrifica en parte otras propiedades, como la resistencia al impacto.

El más utilizado de los aceros inoxidables ferríticos es el Tipo 430, que contiene 16% a 18% de cromo y un máximo de 0,12% de carbono.

Uno de los mayores problemas del acero inoxidable 430 es la pérdida de ductilidad en las regiones soldadas, que normalmente son frágiles y de menor resistencia a la corrosión. El elevado crecimiento del tamaño de grano, la formación parcial de martensita y la precipitación de carbonitruros de cromo, son las principales causas generadoras de este problema.

Adiciones de molibdeno en el acero inoxidable 434, o aumento en los porcentajes de cromo en el Tipo 446, permiten obtener inoxidables ferríticos con mejor resistencia a la corrosión.

Aceros Inoxidables Austeníticos

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

El acero inoxidable austenítico más conocido es el Tipo 304, que contiene básicamente 18% de cromo y 8% de níquel, con un porcentaje de carbono limitado a un máximo de 0,08%. Tiene gran aplicación en las industrias químicas, farmacéuticas, de alcohol, aeronáutica, naval, alimenticia, de transporte y en arquitectura.

El molibdeno es introducido como elemento de aleación en los aceros inoxidables, precisamente para disminuir la susceptibilidad a estas formas de corrosión.

Acero inoxidable Serie 200

Durante la Segunda Guerra Mundial, una gran falta de níquel llevó a un grupo de científicos a buscar otras vías para fabricar acero inoxidable con un menor contenido de níquel. Se desarrollaron nuevas calidades que quedaron en espera al finalizar el conflicto bélico, entre estos, el Acero Inoxidable Serie 200. Este acero tiene propiedades amagnéticas como el acero inoxidable 304, pero otras propiedades muy diferentes en cuanto a corrosión.

El acero inoxidable es usado por su resistencia a la oxidación, dureza, higiene y belleza de acabado. Los de la Serie 200, usados nulamente hasta ahora, mantienen las mismas propiedades que el AISI 304 (o también conocido como 18/8):

  • Resistencia a la oxidación en todos los ambientes, excepto en zonas marítimas y zonas altamente contaminadas o en contacto con ácidos y similares.
  • Idéntica respuesta mecánica: Soldadura, curvado, cizallado, corte láser, etc.
  • Idéntico acabado y estética.
  • Gran durabilidad.

Tecnología hindú: creación del "J4"

Años después, en India se presentó una situación similar de falta de níquel. Se realizó un exhaustivo trabajo de investigación y desarrollo para crear unas nuevas aleaciones que fueran mejores que las obtenidas en la Serie 200 durante la década de los cuarenta. Estas aleaciones fueron introducidas primero en el mercado indio durante los ochenta, y fueron mejoradas constantemente hasta la obtención del "J4", que ha actuado como un catalizador del incremento del consumo del acero inoxidable.

En 1980, el consumo de acero inoxidable en la India era de 50.000 toneladas; en la actualidad, supera el 1.500.000. El 75% de este consumo corresponde a la Serie 200, y sobre todo, al "J4". Este incremento fue facilitado por una de las características del "J4": "El Acero Inoxidable Asequible".

El "J4" se recomienda para aplicaciones de acero inoxidable en condiciones atmosféricas normales. Cada aplicación específica necesita ser analizada caso a caso. La higiene del metal y la ausencia de trazas de elementos como los sulfuros, fósforos y similares son aspectos muy importantes para tener una buena resistencia a la corrosión del acero inoxidable. Ésta es la razón por la que algunos aceros de la Serie 200 no consiguen satisfacer las demandas de los clientes.

Principales conclusiones:

  • Los aceros inoxidables del tipo ferrítico tienen propiedades magnéticas.
  • Los aceros inoxidables del tipo austenítico no tienen propiedades magnéticas.
  • Los aceros inoxidables del tipo ferrítico tienen menor resistencia a la corrosión que los del tipo austenítico.
  • El hecho de que el acero no tenga propiedades magnéticas no lo hace necesariamente tener una adecuada resistencia a la corrosión que generan ciertos lugares especiales, como las zonas marítimas.
  • Dentro de los aceros inoxidables del tipo austenítico, tenemos unos con menor resistencia a la corrosión (Serie 200) respecto de otros (Serie 300), lo que también justifica la diferencia de precios entre ambos.
  • Los austeníticos de la Serie 200 tienen características y precios más similares a los del tipo ferrítico de la Serie 400.
  • Lo anterior debe ser tomado siempre en consideración al momento de la elección del elemento en acero inoxidable. También se debe considerar la zona donde será utilizado.

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