Aceros Inoxidables: Composición, Propiedades y Resistencia a la Corrosión

Aceros Inoxidables

Oxidación en los Metales

Muchos metales, cuando se oxidan, producen un material resultante de aspecto poroso y terroso, de elevada fragilidad y de menor densidad. Conforme tiene lugar el avance de la oxidación del metal, la porosidad interconectada característica del óxido metálico favorece la continua exposición de nueva superficie metálica al fenómeno. Por ello, el fenómeno no cesará mientras exista metal original expuesto a la atmósfera circundante que lo pueda consumir.

Metales como el aluminio, el silicio y el cromo, al oxidarse, desarrollan finas películas de óxido que carecen de la porosidad interconectada indicada anteriormente. Estas películas consisten en una capa oxidada y compacta que recubre toda la superficie expuesta del metal. Debido a su estructura compacta, la película sella el metal, impidiendo que el fenómeno oxidante actúe sobre el metal base.

Otros metales, como el wolframio, al oxidarse son capaces de desarrollar películas compactas de óxido más densas que el metal original del que proceden. La diferencia de densidad de la capa oxidada favorece su desprendimiento del metal base, perdiendo su capacidad protectora. Los aceros pertenecen al primer caso, desarrollando un producto oxidado permeable, favorecedor del fenómeno de la corrosión. Con ánimo de reducir dicho efecto, los aceros son aleados con metales del segundo grupo, capaces de originar películas oxidadas compactas y protectoras. La concentración mínima para obtener una película protectora adecuada a temperatura ambiente es de 10% a 12% en cromo.

Composición de los Aceros Inoxidables

Concentraciones inferiores en cromo no serían suficientes para obtener la protección deseada a elevada temperatura y/o bajo la acción de un agente químico. Los aceros inoxidables son aquellos aceros capaces de resistir la corrosión por vía húmeda o seca a temperaturas moderadas (300 ºC) y a la acción de ambientes reductores (por ejemplo, agua del mar). El anión cloro reduce el espesor de la capa de óxido de cromo y obstaculiza la generación de nuevas capas de óxido. Como resultado, la efectividad de la película se ve comprometida, dando lugar a fenómenos de corrosión.

Cromo

Se puede incorporar hasta un 30% de cromo, pero este elemento es altamente alfágeno y altos contenidos del mismo tenderían a generar grandes proporciones de ferrita en lugar de perlita al atemperarlo desde temperatura de austenización. Por otro lado, el cromo tiene un carácter carburígeno elevado que favorece la formación de precipitados de carburo de cromo, al combinarse con el carbono presente en el acero. Los precipitados de carburo de cromo no se oxidan, luego no forman película protectora inoxidable. Sin suficiente concentración de cromo en solución sólida, el acero se encontrará desprotegido y sufrirá fenómenos de corrosión. Además, el acero resultante será frágil, a más cromo, más carburo de cromo.

Níquel

A fin de reducir el efecto alfágeno y carburígeno del cromo sobre el acero, se añade el aleante níquel. El níquel es un aleante de carácter fuertemente gammágeno que proporciona tenacidad al acero. Gracias a su carácter gammágeno, incrementa la resistencia en caliente y su soldabilidad. Al calentar una pieza de acero, esta tenderá a mostrar fenómenos de fluencia y corrosión. Sin embargo, la presencia de níquel favorece el empaquetamiento en celda unidad FCC, que es la más resistente a la fluencia del material. Sin embargo, el níquel tiene un precio elevado, no es abundante y tiene efectos nocivos para la salud. Añadiendo concentraciones de 7 a 8% se invierte el proceso de estabilización ferrítica. Debido a su carácter gammágeno, dicha concentración favorece la estabilidad de la fase austenítica a temperatura ambiente.

Otros Aleantes

En ocasiones, es preciso disponer de aceros resistentes a la corrosión y a trabajos en tensión. En estos casos, es conveniente aplicar aceros que combinen microestructuralmente las fases más resistentes a dichas condiciones. Este es el caso de los aceros dúplex, constituidos por fases alfa y gamma. La introducción de otros aleantes en menor proporción refuerza el carácter inoxidable del acero, aumentando su resistencia en ambientes en los que previamente no lo era:

• Cromo y Níquel: Aleantes fundamentales de los aceros inoxidables, mejoran la resistencia a la corrosión a temperatura ambiente y ante agentes químicos no agresivos.
• Molibdeno: Incrementa la resistencia a la corrosión por vía húmeda.
• Silicio y Aluminio: Incrementan la resistencia a la corrosión en condiciones de alta temperatura.