Aceros Inoxidables Dúplex y Endurecidos por Precipitación: Propiedades y Aplicaciones

Aceros Inoxidables Dúplex

Los aceros inoxidables dúplex son aleaciones Fe-Cr-Ni-Mo con una microestructura bifásica formada por una dispersión de la fase austenítica (FCC) en una matriz ferrítica (BCC). Presentan una cantidad aproximadamente igual de austenita y de ferrita en su estructura, en función de la composición y de la evolución térmica.

• La relación volumétrica entre la ferrita y la austenita presentes en un acero inoxidable dúplex puede variar entre el 0,3 y el 0,7%, en función de la composición y de la historia térmica del acero.

Microestructura

• Puede precipitar – M₇C₃ (1050 ºC-950 ºC) – Afecta la resistencia a la corrosión localizada y bajo tensión.
• Excelentes propiedades mecánicas:
  • Resistencia mecánica hasta el doble de los austeníticos.
  • La resistencia aumenta con el porcentaje de ferrita hasta 70-80%. A partir de ese valor disminuye.
  • Si el tamaño de grano es muy fino (3-10 µm) pueden ser superplásticos (T = 950ºC).
• Son aleaciones magnéticas.
• Tienen una buena soldabilidad.
• Susceptibles a la fragilización por formación de σ, α´ y carburos.
• Dificultad de trabajado en caliente.
• TT = Recocido más temple desde 600ºC: Alivio de tensiones y prevención de la fragilización a 475ºC (fase σ).
• Transición dúctil-frágil semejante a la de los aceros ferríticos:
  • Alta transición con α > 60%.
  • Las fracturas ocurren frágiles en ferrita y dúctiles en austenita.
• Fragilización:
  • Por formación de σ y α´.
  • Durante el enfriamiento lento entre 300 y 500 ºC.
  • Entre 550ºC y 900ºC por precipitación de σ (máxima velocidad de precipitación a 700ºC).
  • La deformación en frío acelera el proceso.
• Deben ser trabajados en caliente T > 950ºC.
• La existencia de dos fases minimiza la tendencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Aplicaciones de los Aceros Inoxidables Dúplex

La excelente combinación de propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión hace a los aceros inoxidables dúplex especialmente útiles en sectores con requerimientos muy exigentes:

• Extracción de crudo y gas: En las zonas exteriores de una plataforma off-shore, en los sistemas para suministrar agua del mar para refrigeración de intercambiadores de calor y en sistemas antiincendios. También para las tuberías de sistemas hidráulicos y de instrumentación, y los intercambiadores de calor.
• Industria papelera: La necesidad de materiales con una elevada resistencia a la corrosión en ambientes muy agresivos, como los que se generan en el proceso de digestión de la pulpa (con mezclas de NaOH, H₂S, tiosulfatos, ácidos orgánicos, etc.), es la principal razón del uso de los aceros inoxidables dúplex en este tipo de industrias.
• Industria química: Se fabrican tanques de almacenamiento o para el transporte de productos químicos y equipos, aprovechando que la combinación de propiedades permite reducciones de espesor con respecto a otros materiales habitualmente utilizados.
• Arquitectura: Como material estructural o como elemento protector del material estructural.

Aceros Inoxidables Endurecidos por Precipitación

Se trata de un tipo de aceros que ofrece una alternativa a los aceros inoxidables austeníticos cuando se desea asociar elevadas características de resistencia a la corrosión con características mecánicas de elevado nivel y con óptimas características de maquinabilidad. El aumento de la resistencia mecánica se consigue mediante tratamientos térmicos de envejecimiento.

• Los aceros inoxidables endurecibles por precipitación se desarrollaron industrialmente a mediados del siglo XX, después de la Segunda Guerra Mundial, con gran aplicación en industrias como la aeroespacial y la de defensa, en las que son necesarias una buena resistencia a la corrosión junto a una elevada relación resistencia mecánica/peso.
• Todos están patentados y son conocidos habitualmente por los nombres comerciales de las empresas productoras.
• Además, los aceros inoxidables endurecibles por precipitación pueden clasificarse en función de su estructura en estado de recocido y de su comportamiento, una vez realizado el tratamiento de envejecimiento, como semiausteníticos y martensíticos.

Tipos según su microestructura

• Semiausteníticos:
  • Composición: [10%Ni] o [10%Ni+Mn] ⇒ Estabilizan γ.
  • Endurecimiento por precipitación: Tiene la ventaja de no hacerlos magnéticos.
  • Elementos que producen en endurecimiento: P, Mo, Cu, Nb, Ti.
  • Como la T_{envejecimiento} es alta, pueden operar a T > que los martensíticos.
• Martensíticos: La martensita se utiliza para producir abundantes sitios de nucleación para la precipitación de los compuestos intermetálicos. El %C es un factor importante.