Aceros inoxidables martensíticos

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Los aceros inoxidables son aleaciones a base de hierro, cromo, carbono y otros elementos, principalmente níquel, molibdeno, manganeso, silicio, etc… La norma considera a los aceros inoxidables como aquellas aleaciones ferrosas que contienen cromo en una proporción mínima del 11%.
La propiedad más característica de estas aleaciones es la de resistir muy bien la corrosión; esto se debe a su propiedad pasiva en un ambiente suficientemente oxidante (por ejemplo aire) por medio de la formación de una película superficial de óxido de cromo. En estas condiciones se habla de acero inoxidable en estado pasivo.
Se distinguen esencialmente 3 familias de aceros inoxidables:

  • Martensíticos.
  • Ferríticos.
  • Austeníticos.

Dúplex
Endurecibles por precipitación
Nos vamos a centrar aquí en los aceros inoxidables martensíticos.
Los aceros inoxidables martensíticos son aceros al cromo (11%-18%) que contienen pequeñas cantidades de otros elementos de aleación, como, a veces, níquel, pero en este caso en cantidad nunca superior al 2,5%. Los contenidos de carbono pueden variar entre un mínimo de 0,08% hasta un máximo de un 1,2%.

 

Los aceros inoxidables martensíticos son susceptibles de elevar sus características mecánicas de resistencia y dureza mediante un tratamiento térmico de temple. Según la cantidad de C y Cr en la aleación se pueden obtener, mediante el calentamiento a temperaturas superiores a la de austenización estructuras completamente austeníticas, o estructuras austeníticas más carburos. Se entiende, pues, que habrá en todo acero templado estructuras formadas por martensita, o bien, por martensita más carburos.
En cuanto a las características físicas principales de estos aceros observamos que, en general, el peso específico se distingue poco del de los aceros comunes al carbono junto con el módulo de elasticidad, el coeficiente de dilatación lineal y calor específico. La resistividad específica es, por el contrario, mucho más elevada; por otra parte, la conductividad térmica resulta inferior. El intervalo de temperatura de fusión es generalmente más elevado que el de los aceros comunes al carbono o aleados. La permeabilidad magnética los clasifica entre los materiales ferromagnéticos.
Las características mecánicas a temperaturas inferiores a la ambiente señalan una brusca reducción de la tenacidad. Por ello cuanto estos aceros se emplean a temperaturas bajas es preciso que hayan sufrido un tratamiento de bonificación. La brusca reducción de la tenacidad viene acompañada por una disminución del alargamiento y de la estricción, mientras que, por el contrario, aumentan notablemente los valores de carga de rotura, del límite elástico y de la dureza.

 

Como se ha dicho anteriormente los aceros inoxidables martensíticos son susceptibles de sufrir un tratamiento de temple para incrementar su resistencia y su dureza. El temple consiste en un calentamiento por encima de la temperatura de austenización y en un enfriamiento llevado a cabo con rapidez suficiente.Dicho enfriamiento es la que termina la transformación de la austenita en martensita.

Por lo general, el tratamiento de temple no se emplea nunca solo, comporta a continuación por lo menos un tratamiento de revenido y/o de recocido para aliviar tensiones; la totalidad de estos tratamientos se denomina bonificación, y tiene como objetivo final mejorar las características intrínsecas del material.
El tratamiento de revenido intenta conseguir en el acero una estructura más próxima al estado de equilibrio físico-químico que la conseguida con un tratamiento de temple. Consiste en un calentamiento por debajo del punto Ac1, seguido de una permanencia conveniente en la temperatura citada, tras lo cual se efectúa un enfriamiento hasta la temperatura ambiente en un medio adecuado. Es importante tener en cuenta que el intervalo 430-580 ºC debe considerarse peligroso a los fines de un revenido, tanto en cuanto a la repentina disminución de la tenacidad (fragilidad Krupp), como en cuanto a la resistencia a la corrosión, que desciende bruscamente. El revenido permite obtener en los aceros martensíticos las mejores combinaciones de las más altas características mecánicas y las más elevadas propiedades de resistencia a la corrosión, aunque estas últimas se obtengan generalmente con un tratamiento de distensión.
El recocido para aliviar tensiones es el tratamiento efectuado a una temperatura más baja que el intervalo crítico 430-580 ºC. El objeto principal de esta operación consiste en eliminar las tensiones residuales debidas al temple y en mejorar la estabilidad mecánica de los aceros con solicitaciones internas debidas al proceso de mecanización. Conviene que este tratamiento siga inmediatamente al temple efectuándolo cuando las piezas estén todavía calientes, para evitar agrietamientos.
En cuanto a las aplicaciones de estos aceros se pueden citar las siguientes:

En la industria química y nuclear se emplea el AISI 410 en estado bonificado, cuando sea necesaria una buena resistencia mecánica; para piezas de bombas y compresores, para tubos destinados a intercambiadores de calos que operen a elevadas presiones y también en el proceso de producción del polietileno.
Este mismo acero (AISI 410) se emplea en la cuchillería de mesa y se obtiene normalmente por forjado.
Otras aplicaciones de los aceros inoxidables martensíticos son en la industria aeronáutica (AISI 420), o en la industria naval (AISI 431 para ejes portahélices).

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