304 Acero inoxidable - DIN 1.4301 - X5CrNi18-10 - ~SUS 304

¿Dónde se puede utilizar el 304?

El acero inoxidable 304, al ser el acero inoxidable más utilizado, se puede utilizar en diversas aplicaciones y en entornos que lo exponen a la humedad. En la industria alimentaria y de bebidas se utiliza porque no es tóxico y es resistente a la corrosión.

Los electrodomésticos, como fregaderos, hornos, utensilios y herramientas de cocina, suelen fabricarse con 304 por la estética y durabilidad que tiene. El 304 se utiliza a menudo para tanques y tuberías en entornos sin una alta concentración de cloruros o haluros. En entornos sin cloruros se puede utilizar en las carcasas de los intercambiadores de calor.

Debido a las propiedades no reactivas, este material se utiliza con frecuencia para instrumentos y dispositivos médicos. Los acabados agradables que tiene y la resistencia a la corrosión lo convierten en una opción preferente para acentos arquitectónicos y embellecedores en la industria del automóvil.

¿El 304 es un acero inoxidable?

Con un 18 % de contenido de cromo, el 304 forma una capa protectora de óxido de cromo. Esta capa es pasiva y no reactiva y sella y protege el hierro que hay debajo de ella de las influencias externas. Cuando se raya o se daña, la capa de óxido es capaz de "curarse" a sí misma siempre que haya suficiente oxígeno disponible.

Este proceso de renovación hace que el acero inoxidable sea más resistente a la oxidación que el acero normal. El 8 % de níquel mejora la resistencia general a la corrosión y contribuye a la conformabilidad, así como a su aspecto pulido y brillante.

¿El 304 es resistente a la corrosión?

Corrosión general del 304

El 304 tiene una resistencia a la corrosión excelente en muchos entornos y en contacto con diferentes medios corrosivos. La formación de carburos de cromo en los límites de grano y el consiguiente agotamiento de cromo en las zonas circundantes hacen que el 304 sea susceptible a la corrosión intergranular. El 304 presenta una buena resistencia a la corrosión en medios ambientales naturales en ausencia de concentraciones de cloro y sal.

Corrosión gaseosa del 304

En general, el acero inoxidable 304 se puede utilizar en entornos con gases, aunque la composición, la concentración, la temperatura, la presión y otros factores deben tenerse en cuenta antes de exponer este tipo de acero a ellos. Cuando el 304 se comporta bien en una atmósfera oxidante, no lo hace tan bien en una atmósfera reductora, por ejemplo.

Por lo tanto, la resistencia a la corrosión del 304 en ambientes gaseosos depende del gas específico, así como de las condiciones a las que se expone el acero.

Corrosión por picaduras del 304

En contacto con soluciones de cloruro o medios oxidantes, la resistencia a las picaduras es importante, ya que esas condiciones pueden facilitar la penetración de la película superficial pasiva en algunos puntos. Un único punto de entrada profundo puede causar más daños que muchos superficiales.

Corrosión intergranular del 304

La corrosión intergranular es el resultado de la precipitación de carburos de cromo en los límites del grano cuando se enfría después de soldarse en el rango de temperaturas de sensibilización de 450 – 850 °C (840 – 1560 °F). Por lo tanto, los materiales sensibilizados no se deben exponer a entornos corrosivos, ya que se puede producir corrosión intergranular en el punto de soldadura.

Corrosión atmosférica del 304

El 304 tiene un buen comportamiento en zonas urbanas y rurales. En entornos industriales con una alta concentración de contaminantes industriales, por ejemplo, azufre, o en un entorno marino con una alta concentración de sal, la resistencia a la corrosión del 304 puede verse comprometida.

Un mantenimiento regular, así como una superficie pulida o lisa, pueden dificultar la adherencia de cualquier contaminante al material. Si el material tiene que soportar entornos más agresivos, hay que considerar la posibilidad de aplicar una capa protectora adicional o un acero diferente.

Oxidación del 304

El 304 tiene una capa protectora de óxido de cromo que impide la penetración del oxígeno y protege de la corrosión al acero situado bajo esta capa. Aunque es resistente a la oxidación a temperatura ambiente, la exposición continuada a altas temperaturas puede provocar la formación de incrustaciones y reducir las características mecánicas debido al crecimiento del grano.

A temperaturas superiores a 850 °C (1560 °F), el 304 puede experimentar sensibilización, lo que hace que el acero sea susceptible a la corrosión intergranular. Para restaurar la apariencia del 304 si se ha oxidado a altas temperaturas se puede decapar o electropulir para eliminar las incrustaciones de óxido.

Agrietamiento por corrosión bajo tensión del 304

Los aceros austeníticos son propensos a agrietarse a causa de la corrosión bajo tensión, como puede ocurrir a temperaturas superiores a 60 °C (140 °F) cuando el acero se expone a tensiones de tracción o entra en contacto con soluciones que contienen cloruros al mismo tiempo, por ejemplo.

¿El 304 es magnetizable? 

Como acero austenítico, el 304 no es magnetizable.

Resistencia calorífica del 304

El acero 304 tiene buena resistencia a la oxidación en servicio intermitente hasta 870 °C (1598 °F) y en servicio continuo hasta 925 °C (1697 °F). No se recomienda el uso continuo en el rango de 425 – 860 °C (797 – 1580 °F) si más adelante la resistencia a la corrosión acuosa es importante.

Tratamiento térmico del 304

A diferencia del acero martensítico, el acero inoxidable 304 no se puede endurecer mediante tratamiento térmico, ya que no se producen cambios de fase al calentarse y enfriarse.

Recocido en solución del 304 

Se calienta el acero protegido hasta 890 °C (1630 °F) y, a continuación, se enfría rápidamente el material al aire corriente o en agua. Este proceso disuelve los carburos de cromo que puedan haberse formado. El enfriamiento rápido da lugar a una microestructura austenítica monofásica, la estructura preferida para el acero inoxidable 304, con lo que se consigue la máxima resistencia a la corrosión.

Alivio de tensiones del 304

Se calienta el material hasta 600 °C (1112 °F) después de desbastarlo y se mantiene durante 2 horas. Se enfría lentamente hasta 500 °C (930 °F), después se puede seguir enfriando libremente al aire. Aliviar las tensiones por encima de los 600 °C (1112 °F) causará una seria amenaza de sensibilización del límite de grano acompañada de pérdida de resistencia a la corrosión.

Temple del 304 

Temperatura de precalentamiento: 600 – 850 °C (1110 – 1560 °F)

Temperatura de austenitización: 1000 – 1050 °C (1830 – 1920 °F), normalmente debe hacerse a 1020 – 1030 °C (1870 – 1885 °F)

Las piezas se tienen que proteger contra la descarburarización y la oxidación mientras se templan.

Enfriamiento del 304

Para obtener las mejores características del acero 304 hay que enfriar las piezas lo más rápido que se pueda, pero hay que tener cuidado de mantener una distorsión aceptable. Las piezas se tienen que revenir cuando alcancen la temperatura de 50 – 70 °C (120 – 160 °F).

Revenido del 304

Se elige la temperatura de revenido que se debe alcanzar, se reviene dos veces y se enfría entre revenidos a temperatura ambiente. No se deja que la temperatura de revenido descienda por debajo de 250 °C (480 °F) y se mantiene a la temperatura elegida durante un mínimo de 2 horas. A la temperatura de revenido de 250 °C (480 °F) se puede lograr la mejor combinación de tenacidad, dureza y resistencia a la corrosión.

Cambios dimensionales del 304

En función de la temperatura, el equipo y los medios de refrigeración utilizados durante el tratamiento térmico, deben tenerse en cuenta cambios dimensionales de aproximadamente un 0.15 % por cara. También son importantes el tamaño y la forma geométrica de la herramienta, y se tiene que realizar un alivio de tensiones entre el desbaste y el semiacabado.

Tratamiento subcero del 304

Como acero austenítico, a diferencia del acero grado herramienta, el tratamiento subcero para convertir la austenita retenida no tiene la misma finalidad. Refina la microestructura del 304 para aumentar la resistencia a la corrosión y mejorar las características mecánicas. Durante este tratamiento pueden aumentar el límite de tracción y el límite elástico conservando la alta ductilidad.

Si bien el tratamiento subcero puede ser beneficioso, hay que tener en cuenta el procesamiento global y la compatibilidad.

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM) del 304 

El 304 se puede electroerosionar (EDM) si se tiene cuidado con la configuración, se eligen bien los electrodos y se ajustan los parámetros de maquinado.

Gracias a la buena conductividad que tiene el acero inoxidable 304, se puede electroerosionar a una velocidad relativamente alta. La superficie puede tener un acabado más rugoso debido al contenido de cromo, lo que hace necesario ajustar los parámetros de maquinado o realizar operaciones de acabado adicionales.

Tras el proceso de electroerosión, se tiene que eliminar la capa de refundición, una capa fina blanca. Esto puede hacerse puliendo o electropuliendo las piezas.

Tratamiento superficial del 304

Cuando se elige el tratamiento superficial para el acero inoxidable 304, hay que tener en cuenta el resultado que se desea y la aplicación. Además, algunos tratamientos pueden tener un impacto positivo en la resistencia a la corrosión, pero también negativo, por lo tanto, si la resistencia a la corrosión es una prioridad, se debe considerar usar un tratamiento superficial para mejorar la resistencia natural a la corrosión de este acero.

A continuación encontrará algunos de los tratamientos superficiales posibles.

Pasivar el 304

Para eliminar el hierro libre de la superficie del material, se trata la superficie con una solución ácida, esto dejará la capa de cromo pasiva con una capa de cromo aún más rica y pura que mejora la resistencia natural a la corrosión del 304.

Pulir el 304

Al pulir la superficie del acero inoxidable 304 se pueden conseguir varios acabados, desde el cepillado hasta el acabado espejo.

Chorreado abrasivo del 304

Este proceso lanza partículas abrasivas contra la superficie a alta presión. Se utiliza para limpiar los contaminantes, óxido, pintura o cascarilla de la superficie o puede promover una textura superficial o el acabado.

El chorreado abrasivo del acero inoxidable 304 puede ser con perlas de vidrio o cerámica para conseguir un acabado mate o satinado.

Advertencia: Hay que tener cuidado durante este proceso, porque produce polvo y las piezas pequeñas pueden salir disparadas hacia atrás. Deben utilizarse equipos de protección como máscaras, cascos y ropa protectora, así como una ventilación adecuada o extracción de polvo.

Decapar el 304 

Con una mezcla de ácidos fuertes se eliminan las incrustaciones de óxido y los contaminantes superficiales. Este proceso acostumbra a realizarse, por ejemplo, después de soldar.

Electropulir el 304 

El electropulido es un proceso químico no mecánico que utiliza una corriente eléctrica para eliminar una capa fina de material y darle una superficie lisa y brillante. Este proceso no debe confundirse con la pasivación, que también es un proceso químico no mecánico, pero en el cual no se utiliza la corriente eléctrica.

Deposición física de vapor (PVD) del 304

Durante el tratamiento PVD se introduce una capa fina de material en la superficie del material. Este tratamiento puede dar al acero un color único o mejorar las características de la superficie.

Maquinado del 304

Durante el maquinado del acero inoxidable 304 sólo se deben utilizar herramientas específicas para trabajar con acero inoxidable y las superficies y las herramientas se tienen que mantener limpias para evitar la contaminación cruzada. La contaminación del acero inoxidable 304 puede introducir partículas que ataquen el material.

Los bordes de corte deben mantenerse afilados, ya que los bordes romos pueden favorecer un endurecimiento excesivo por deformación. La conductividad térmica baja de los aceros austeníticos puede afectar a los bordes de corte al concentrar allí el calor. Se tienen que utilizar lubricantes y refrigerantes de manera abundante para evitar la concentración de calor en los filos de corte.

Forjar el 304 

Las temperaturas para forjar el 304 están en el rango de 1100 – 1250 °C (2010 – 2280 °F). Se calienta uniformemente hasta el extremo superior del rango de temperaturas y se forja mientras el material se enfría. Después de este proceso, se deja enfriar el material al aire o en un ambiente seco. Para ajustar la estructura y las características mecánicas después de la forja, el material se tiene que recocer en solución como se ha descrito anteriormente. Esto eliminará las tensiones de forja y restaurará su estructura austenítica.

Para evitar un endurecimiento por deformación excesivo, se tienen que evitar las temperaturas de trabajo extremas y las bajas temperaturas durante el forjado. Las temperaturas elevadas y la presencia de aire pueden provocar incrustaciones de óxido que puede que sea necesario eliminarlas en función de la siguiente aplicación y del acabado que se desee. Para reducir la fricción deben utilizarse lubricantes adecuados.

Soldar el 304 

El acero inoxidable 304 se puede soldar mediante diversos métodos, como la soldadura por gas inerte de tungsteno (TIG/GTAW), la soldadura por gas inerte metálico (MIG/GMAW) o la soldadura por arco manual con electrodo revestido (SMAW) y la soldadura por resistencia.

Si se eligen correctamente la adición, la técnica y el tratamiento posterior a la soldadura, este material se deja soldar bien. Hay que tener cuidado con la distorsión, la corrosión intergranular, las tensiones residuales de soldadura, la formación de óxido y la sensibilización, eligiendo la temperatura correcta y teniendo en cuenta la dilatación térmica.

Resistencia al desgaste del 304

La resistencia al desgaste del acero inoxidable AISI 304 es de 1 en una escala en la que 1 es baja y 6 es alta.

Resistencia a la tracción del 304

El 304 tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 100.0 KSI (0.145 KSI = 1MPa) en el momento de la entrega. Para alcanzar este valor, se realiza un ensayo de tracción que muestra cuánta fuerza es necesaria para estirar o alargar una muestra antes de que se rompa.

Dureza de trabajo del 304

La dureza de trabajo del acero 304 oscila entre 195 – 215 BHN (50 – 56 HRC).

Capacidad calorífica específica del 304

La capacidad calorífica específica del 304 a temperatura ambiente es de 0.5J/g-°C (0.119BTU/lb-°F). Este valor muestra cuánto calor se necesita para calentar 1lb de material en 1 °F.