Las propiedades mecánicas del acero inoxidable varían dependiendo de la composición química de cada grado. Es por eso que si aún no estás seguro sobre qué producto de acero inoxidable comprar, así como su aleación, es importante que primero conozcas sobre las características que brinda este metal.

Por ello, en el siguiente artículo de JN Aceros, te explicaremos sobre la resistencia del acero inoxidable a distintas temperaturas y cómo se verían afectados al estar expuestos a ellas.

Propiedades mecánicas a temperatura ambiente

En términos de propiedades mecánicas, los aceros inoxidables poseen características similares dentro de cada grupo:

• Grados austeníticos: Los aceros inoxidables austeníticos generalmente presentan un límite elástico relativamente más bajo que otros grados, pero se caracterizan por su fuerte endurecimiento por deformación.

Su resistencia se incrementa con los niveles de carbono, nitrógeno y, en cierta medida, molibdeno. Sin embargo, debe considerarse que el carbono aumenta el riesgo de susceptibilidad, lo que tiene un efecto perjudicial sobre la resistencia a la corrosión.

Adicionalmente, los aceros austeníticos tienen una ductilidad muy alta y un elevado alargamiento de rotura, inclusive a bajas temperaturas.

• Grados ferríticos: Los aceros inoxidables ferríticos tienen un límite elástico bajo y un endurecimiento por deformación limitado. Su fuerza aumenta con la adición de carbono, pero el efecto del cromo es insignificante.

En cuanto a la ductilidad, disminuye con niveles altos de cromo. Para mejorarla, se requiere niveles muy bajos de carbono y nitrógeno.

• Grados dúplex: Los aceros inoxidables dúplex tienen un alto límite elástico, mientras que su endurecimiento por deformación es limitado. Los grados dúplex modernos como el LDX 2101 se producen con aleaciones de nitrógeno, lo que permite que tengan una elevada resistencia.

Con un mayor contenido de ferrita (siempre y cuando esté dentro de los límites), aumentará la resistencia de estos tipos de acero inoxidables.

• Grados martensíticos: Debido a que se ven fuertemente afectados por el ciclo de tratamiento térmico, los aceros inoxidables de este grupo, al caracterizarse por su alta resistencia en condiciones de temple y revenido, se usan generalmente en dichas condiciones.

Un grado martensítico puede tener una alta resistencia a la tracción máxima (superior a 1 000 MPa) y un bajo alargamiento de rotura (menos del 10%) dependiendo de las condiciones del tratamiento térmico.

Resistencia

La resistencia de los distintos tipos de acero inoxidable muestra una variación considerable, que va desde una excelente resistencia en diferentes grados de temperatura (aceros austeníticos) hasta un comportamiento relativamente frágil (aceros martensíticos).

La resistencias dependerá de la temperatura a la que esté expuesto el producto. Hay una diferencia fundamental a bajas temperaturas entre los aceros austeníticos (alta dureza) y los martensíticos, los ferríticos (baja dureza), y los dúplex (dureza intermedia).

Los aceros martensíticos, ferríticos y dúplex se caracterizan por una transición en la resistencia, desde un comportamiento resistente hasta uno quebradizo en un cierto rango de temperatura, llamada temperatura de transición.

Para el acero inoxidable ferrítico, la temperatura de transición aumenta al añadir más contenido de carbono y nitrógeno. Esto provoca que el acero se vuelva más frágil a temperaturas sucesivamente más altas.

Los aceros inoxidables martensíticos tienen temperaturas de transición alrededor o ligeramente inferiores a la temperatura ambiente, mientras que los aceros ferríticos y dúplex están en el rango de 0 a –60 ° C, con los aceros ferríticos en la parte superior de este rango. Los aceros austeníticos no exhiben ninguna transición de resistencia, pero tienen una dureza excelente para un amplio rango de temperaturas.

Propiedades mecánicas a temperatura criogénicas

Los grados austeníticos poseen una excelente propiedad de resistencia a bajas temperaturas y generalmente son la única solución de material para aplicaciones en donde la temperatura es criogénica.

Por otra parte, los grados ferríticos, dúplex y martensíticos generalmente no son los adecuados para dichos ambientes debido a su comportamiento quebradizo a una muy baja temperatura.

Te interesará: ¿Cuál es el mejor grado de acero inoxidable para la industria alimentaria?

Propiedades mecánicas a alta temperaturas

El desgaste por deslizamiento es la deformación plástica lenta y dependiente del tiempo de los metales que están bajo una tensión constante.

La mayoría de los aceros inoxidables austeníticos tienen menor resistencia que los otros grados en el rango de temperatura de hasta aproximadamente 500 ° C. En términos de resistencia al desgaste por deslizamiento, estos son superiores.

No obstante, los aceros inoxidables ferríticos tienen una resistencia relativamente alta de hasta 500 ° C, pero su resistencia a la deformación, que suele ser el factor determinante a temperaturas superiores a 500 ° C, es baja.

Los aceros dúplex se comportan de la misma manera que los aceros ferríticos, pero tienen una mayor resistencia a bajas temperaturas. Su límite superior de temperatura de servicio es normalmente de 250 ° C debido al riesgo de fragilización a temperaturas más altas.

Resistencia a la fatiga

La fatiga es el daño estructural progresivo y localizado que ocurre cuando un material está sujeto a una carga cíclica. Ocurre cuando un material es sometido a una carga y descarga repetitivas.

Las grietas microscópicas comenzarán a formarse si las cargas están por encima de cierto umbral. Eventualmente, una grieta alcanzará un tamaño crítico y la estructura se fracturará repentinamente debido a la rápida propagación de esta.

La forma de la estructura afecta significativamente la vida útil del producto de acero inoxidable: las soldaduras, los agujeros cuadrados o las esquinas afiladas conducirán a tensiones locales elevadas donde pueden iniciarse las grietas por fatiga.

Los orificios redondos y las transiciones suaves son, por lo tanto, importantes para aumentar la resistencia a la fatiga de una estructura.