Tres grados, tres trabajos diferentes
304, 316 y 17-4PH son los aceros inoxidables más solicitados para piezas mecanizadas. No son tres resistencias del mismo material. 304 y 316 son grados austeníticos valorados por su resistencia a la corrosión y formabilidad, mientras que 17-4PH es un grado de endurecimiento por precipitación elegido por su resistencia. Elegir el correcto es principalmente una cuestión de medio ambiente y carga.
Este artículo los compara por entorno, resistencia, magnetismo, maquinabilidad y soldabilidad, utilizando valores típicos del manual. Para dibujos de ejes girados específicamente, consulte la guía de dibujo de ejes separada; aquí el enfoque es la decisión de grado en sí.
Calificar de un vistazo
| Tema | 304 | 316 | 17-4PH |
|---|---|---|---|
| Familia | Austenítico | Austenítico (con molibdeno) | Endurecimiento por precipitación martensítica |
| Aleación clave | (18% Cr, 8% Ni | ~17% Cr, ~10% Ni, ~2% Mo | ~17% Cr, ~4% Ni, ~4% Cu |
| Rendimiento típico, recocido o H1150 | ~215 MPa | ~205 MPa | ~725 MPa (H1150) |
| Rendimiento típico, condición más alta | Levantado solo por trabajo en frío | Levantado solo por trabajo en frío | ~1170 MPa (H900) |
| Endurecible por tratamiento térmico | No | No | Sí |
| Magnético | Esencialmente no cuando se recuece | Esencialmente no cuando se recuece | Sí |
| Resistencia al cloruro | Moderada | Bien | Moderado, similar a 304 |
| Maquinabilidad | Justo; el trabajo se endurece | Justo; el trabajo se endurece, ligeramente más gomoso | Bueno en condición A y H1150 |
Elección por entorno
Interior, seco o ligeramente húmedo
304 suele ser suficiente. Resiste atmósferas ordinarias, agua dulce y muchos productos alimenticios. La mayoría de los equipos de cocina, cerramientos y herrajes en general lo utilizan.
Al aire libre cerca de la costa, sales de deshielo, piscinas
Los cloruros causan picaduras y corrosión en las grietas. 316 contiene molibdeno, lo que mejora notablemente la resistencia a las picaduras de cloruro. Es la opción habitual para hardware marino, instalaciones costeras y equipos de procesos químicos.
Inmersión en agua de mar y cloruros calientes
Incluso 316 puede picar en agua de mar estancada o soluciones de cloruro tibias. Es posible que se necesiten aceros inoxidables dúplex o grados de aleación más altos. Trate esto como una decisión especializada y obtenga asesoramiento sobre materiales.
Médica y farmacéutica
316L, la versión baja en carbono de 316, es ampliamente utilizada por su resistencia a la corrosión y soldabilidad. Las aplicaciones de implantes utilizan grados específicamente certificados como 316LVM; la barra 316 normal no es intercambiable con aquellos.
Piezas muy cargadas con exposición moderada a la corrosión
17-4PH proporciona una resistencia varias veces mayor que la de 304 recocido mientras mantiene una resistencia a la corrosión muy similar a 304. Se adapta a ejes, piezas de válvulas, componentes de bombas y accesorios aeroespaciales.
Comprensión de las condiciones de 17-4PH
17-4PH se suministra en la Condición A (recocido en solución) y luego se envejece a una temperatura elegida para alcanzar sus propiedades finales. El nombre de la condición indica la temperatura de envejecimiento en grados Fahrenheit.
| Condición | Carácter típico |
|---|---|
| H900 | Mayor resistencia y dureza, menor dureza |
| H1025 | Alta resistencia con mayor dureza |
| H1075 | Resistencia y dureza equilibradas |
| H1150 | Menor resistencia, mejor dureza y resistencia a la corrosión por tensión |
| H1150M | Condición de envejecimiento más suave, a menudo utilizada para más trabajo en frío |
Las piezas a menudo se mecanizan en la condición A y se envejecen después. El envejecimiento causa un cambio dimensional pequeño y predecible, típicamente una ligera contracción, por lo que las características apretadas pueden ser mecanizadas después del envejecimiento. El mecanizado de la barra H1150 preenvejecida también es común cuando las tolerancias son estrechas. Especifique la condición final en el plano; el taller decide la ruta con usted.
El H900 tiene la tenacidad más baja y es más sensible al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Muchos diseñadores eligen H1025 o H1150 a menos que realmente se necesite la mayor resistencia.
Magnetismo
Los recocidos 304 y 316 son esencialmente no magnéticos, pero el trabajo en frío, como el mecanizado, el doblado o el estirado, puede hacer que sean ligeramente magnéticos. Las soldaduras también pueden volverse ligeramente magnéticas. Si una pieza debe ser no magnética, por ejemplo, cerca de sensores o en entornos de resonancia magnética, indique un límite de permeabilidad magnética y espere un posible recocido adicional.
17-4PH es siempre magnético. Eso no es un defecto y no indica una calificación incorrecta.
Consideraciones de mecanizado
El trabajo 304 y 316 se endurece rápidamente. Si un cortador frota en lugar de cortar, la superficie se endurece y la siguiente pasada se vuelve más dura. Las herramientas afiladas, los avances constantes y las configuraciones rígidas son esenciales. 316 tiende a ser un poco más gomoso que 304. Las máquinas 303 de mecanizado libre son mucho mejores que cualquiera de ellas y son un sustituto común de las piezas pequeñas no soldadas, donde su resistencia a la corrosión algo menor es aceptable.
17-4PH en máquinas de condición A o H1150 razonablemente bien. El mecanizado en H900 es posible pero más lento y duro para las herramientas.
Soldadura
304L y 316L, las versiones bajas en carbono, se prefieren para los conjuntos soldados porque resisten la sensibilización, una pérdida de resistencia a la corrosión cerca de las soldaduras causada por la formación de carburo de cromo. El 17-4PH se puede soldar, pero generalmente necesita un tratamiento térmico posterior a la soldadura para restaurar las propiedades; se usa con menos frecuencia en estructuras soldadas.
Tratamiento de superficie
Los tres grados se benefician de la pasivación después del mecanizado para eliminar el hierro libre y restaurar la película protectora de óxido. El electropulido proporciona una superficie más lisa y limpia y es común en 316L para equipos médicos y alimentarios. Estos tratamientos están cubiertos en un artículo de acabado separado.
Sustituciones de grado comunes
- 303 para 304 en piezas mecanizadas pequeñas que no están soldadas
- 316L para 316 donde está involucrada la soldadura
- 304L para 304 en conjuntos soldados
- 15-5PH para 17-4PH donde se necesita una mejor tenacidad transversal
- 316 para 304 cuando se mueven equipos más cerca de la costa
Las sustituciones deben acordarse por escrito. Un dibujo que simplemente dice "acero inoxidable" invita al grado aceptable más barato, que puede no ser adecuado para el medio ambiente.
[A quick decision!
- Uso en interiores no corrosivo, sin resistencia especial: 304 o 303 para un mecanizado más fácil
- Cloruros, aire marino o exposición química: 316 o 316L
- Construcción soldada: 304L o 316L
- Alta resistencia con resistencia moderada a la corrosión: 17-4PH, generalmente H1025 o H1150
- Requisito no magnético: 316 con un límite de permeabilidad anotado
Costo y disponibilidad
304 es el grado inoxidable más ampliamente almacenado y generalmente el menos costoso de los tres. 316 generalmente cuesta más debido a su contenido de níquel y molibdeno. 17-4PH se almacena principalmente como barra redonda y plana; el tratamiento térmico añade un paso y algo de tiempo de espera. En piezas pequeñas y muy mecanizadas, el tiempo de la máquina a menudo supera la diferencia de material.
Problemas galvánicos y de grietas
El acero inoxidable aún puede corroerse cuando el diseño crea las condiciones incorrectas. Las grietas apretadas, como debajo de arandelas, juntas o placas superpuestas, atrapan el agua estancada y permiten la corrosión local incluso en 316. Siempre que sea posible, selle las grietas, ábralas para que drenen o elija un grado más resistente.
Cuando el acero inoxidable se fija al aluminio o al acero al carbono en un ambiente húmedo, el metal menos noble se corroe más rápido. Arandelas aislantes, selladores o recubrimientos reducen el efecto. Los ensamblajes de metal mixto al aire libre merecen una revisión rápida en la etapa de diseño.
La limpieza y el mantenimiento también juegan un papel importante. Los limpiadores que contienen cloruro, la lejía y la lana de acero pueden dejar residuos o hierro incrustado que inician manchas de óxido en piezas inoxidables que de otro modo serían sólidas. Una buena pasivación y las instrucciones de limpieza adecuadas previenen la mayoría de estas quejas.
Límites de calor y temperatura
304 y 316 mantienen una buena tenacidad hasta temperaturas muy bajas, lo que los hace útiles para equipos criogénicos. A altas temperaturas resisten bien la oxidación, aunque un servicio prolongado en un cierto rango de temperatura intermedia puede reducir la resistencia a la corrosión en grados no L. 17-4PH no debe usarse por encima de su temperatura de envejecimiento durante largos períodos, ya que sus propiedades cambiarán. Si las temperaturas de servicio están muy por encima de la temperatura ambiente, indíquelas en la solicitud.
Qué poner en el plano
Grado estatal, condición y cualquier necesidad de certificado. Ejemplos: "316L según ASTM A276, pasivado según ASTM A967" o "17-4PH, H1150, dureza a verificar". Si la pieza es crítica para la seguridad, solicite certificados de fábrica y, para 17-4PH envejecidos, una verificación de dureza en cada lote de tratamiento térmico.
Obtener una segunda opinión
La corrosión depende de muchos detalles, incluidas las grietas, los pares galvánicos con otros metales, los productos químicos de limpieza y la temperatura. Si el entorno es inusual, descríbalo en su solicitud de presupuesto. Un ingeniero puede sugerir un grado y detalles de diseño de bandera, como grietas apretadas, que causan corrosión independientemente del grado.