UGI 4057 AIR: Acero inoxidable martensítico de alto rendimiento para una resistencia a la corrosión superior

Descripción general

El UGI 4057 AIR es un acero inoxidable martensítico con adición de níquel. Su contenido del 15 % de cromo le confiere una resistencia a la corrosión superior a la de los aceros martensíticos clásicos como AISI 410 o 420. El equilibrio entre los elementos de aleación (Cr, Ni y C) se ha optimizado para obtener una estructura casi totalmente martensítica tras la austenitización (con cantidades limitadas de austenita residual y ferrita delta), lo que permite desarrollar la máxima resistencia mecánica. Este grado se utiliza preferentemente en condición de temple y revenido, lo que ofrece una amplia gama de propiedades mecánicas según la temperatura de revenido.

Microestructura

En condición de temple y revenido, la microestructura es totalmente martensítica con carburos de cromo finos. La ferrita delta se elimina casi totalmente mediante laminación en caliente y austenitización (se garantiza una fracción delta < 5 %). La siguiente limpieza microestructural, según ASTM E45/A, está garantizada en el UGI 4057 AIR:

Tipo		A		B		C		D
Calificación		Fino	Grueso	Fino	Grueso	Fino	Grueso	Fino	Grueso
		< 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2

Para aplicaciones que requieren una limpieza microestructural mejorada, el UGI 4057 AIR también existe en versión refinada ESR (Electro-Slag Remelting).

Propiedades magnéticas

El UGI 4057 AIR es ferromagnético a temperatura ambiente hasta 727 °C (transición de Curie). Sus propiedades magnéticas son semi-duros y cambian significativamente con el revenido. La evolución con el revenido se muestra en el gráfico incluido en la ficha técnica original.

Propiedades físicas y mecánicas

Generales

Propiedad	Temperatura	Valor
Densidad	20 °C	7,71 g/cm³
	100 °C	7,69 g/cm³
	200 °C	7,66 g/cm³
	300 °C	7,64 g/cm³
	400 °C	7,60 g/cm³

Mecánicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Módulo elástico	20 °C	215 GPa
	100 °C	212 GPa
	200 °C	205 GPa
	300 °C	200 GPa
	400 °C	190 GPa
Dureza Brinell		293 HB	mín.

Térmicas

Propiedad	Valor	Comentario
Coeficiente de expansión térmica	10,6 × 10⁻⁶ 1/K	20 a 100 °C
	11,2 × 10⁻⁶ 1/K	20 a 200 °C
	11,7 × 10⁻⁶ 1/K	20 a 300 °C
	12,1 × 10⁻⁶ 1/K	20 a 400 °C
Calor específico	460 J/(kg·K)
Conductividad térmica	25 W/(m·K)

Eléctricas

Propiedad	Valor
Resistividad eléctrica	7 × 10⁻⁷ Ω·m

Composición química (% en peso)

Elemento	Rango	Comentario
Carbono	0,12 – 0,20
Cromo	15,0 – 17,0
Cobre	0,5	máx.
Manganeso	1,0	máx.
Molibdeno	0,30	máx.
Níquel	2,0 – 3,0
Fósforo	0,025	máx.
Silicio	1,0	máx.
Azufre	0,005	máx.

Propiedades tecnológicas

Áreas de aplicación

El UGI 4057 AIR se utiliza frecuentemente en piezas sometidas a altas tensiones donde la buena resistencia a la corrosión es importante en el diseño, como accesorios de aeronaves, ejes de bombas y piezas de válvulas. También cumple los requisitos de la norma EN 10272 para recipientes a presión.

Resistencia a la corrosión

Esta aleación presenta una buena resistencia a la corrosión atmosférica y es uno de los mejores grados martensíticos estándar para resistencia a la corrosión; solo los grados endurecidos estructuralmente como UGIMA® 4542 ofrecen una resistencia mayor (entre los grados martensíticos). También es resistente a ciertos productos petrolíferos y orgánicos.

Entorno	Comportamiento / Uso
Ácido nítrico	BUENO
Ácido fosfórico	Uso restringido
Ácido sulfúrico	Uso restringido
Ácido acético	Uso restringido
Carbonato sódico	Promedio
NaCl (niebla salina)	Promedio
Humedad	BUENO
Agua de mar	Uso restringido

Nota: La resistencia a la corrosión de un acero inoxidable depende de muchos factores relacionados con la composición de la atmósfera corrosiva (concentración de cloruros, presencia de agentes oxidantes, temperatura, pH, agitación, etc.) y de la preparación del material (superficies libres de partículas metálicas, acabado superficial, temple, pulido, etc.). Se deben tomar precauciones en ciertos ensayos como la niebla salina (ISO 9227): por ejemplo, no deben usarse etiquetas de marcado que puedan causar escorrentías corrosivas y reducir el tiempo de resistencia.

Tratamiento térmico

Los tratamientos térmicos del UGI 4057 AIR constan de dos etapas:

• Austenitización: Disolver el carbono y obtener una martensita supersaturada dura. Rango: 950–1030 °C, tiempo de permanencia mínimo 30 min. Enfriamiento lo suficientemente rápido para evitar precipitación en fronteras de grano (perjudicial para la tenacidad), pero no demasiado rápido para evitar agrietamiento por temple. Temple en aceite (fluido de severidad moderada) o enfriamiento al aire según el tamaño de las piezas.
• Revenido: Ajustar las propiedades mecánicas para la aplicación (compromiso resistencia/tenacidad). Puede realizarse un revenido simple o doble según especificación del cliente. Gracias a su bajo contenido de austenita residual tras la austenitización, el UGI 4057 AIR puede revenirse indiferentemente en simple o doble. Para la condición QT900, las rutas recomendadas son:
  • 640 °C / 4 h / AC + 610 °C / 4 h / AC (doble revenido)
  • 650 °C / 4 h / AC (revenido simple)

Recocido / ablandado: El recocido completo es impráctico por el largo tiempo de enfriamiento requerido. En su lugar, puede emplearse el siguiente semi-recocido:

• Austenitización a temperatura relativamente baja para formar carburos globulares, típicamente 800 °C durante 2 h, seguido de enfriamiento en horno hasta 600 °C y enfriamiento al aire por debajo.
• Revenido a alta temperatura a 680–700 °C durante 4 h seguido de enfriamiento al aire.

Conformado en caliente

El UGI 4057 AIR es apto para forja. Se calienta lentamente a 850 °C y luego más rápidamente a 1150–1180 °C para forjar entre 1180 °C y 950 °C. La forja debe seguirse de un tratamiento de alivio de tensiones a 200 °C o ablandado entre 750 y 850 °C, o temple y revenido.

Productos disponibles

Producto	Perfil	Acabado superficial	Tolerancia	Tamaño (mm)
Barra	Redonda	Laminado en caliente desoxidado	k13-k12	22–115
		Torneada
		Torneada lisa / Pelada y pulida	h11-h10 / h9	22–115
		Rectificada sin centros	h9-h8-h7	5–115
		Estirada en frío	h9	5–21

Soldadura

Tomando ciertas precauciones, el UGI 4057 AIR puede someterse a la mayoría de técnicas de soldadura por arco o resistencia en condición revenida, endurecida o ablandada.

• Para evitar riesgo de agrietamiento en frío tras la soldadura, precalentar entre 200 y 300 °C y mantener la temperatura entre pases en un mínimo de 200 °C. Se requiere también un tratamiento de revenido a 650 °C después de soldar.
• Si se necesita metal de aporte, se recomienda un alambre de composición similar al UGI 4057 AIR, especialmente si las propiedades mecánicas del metal de soldadura deben igualar a las del metal base. Alternativamente, puede usarse alambre austenítico AWS E/ER310.
• Gases de protección Ar + 1–3 % CO₂ u O₂ recomendados para soldadura MIG. No usar gases que contengan H₂. Los electrodos revestidos deben secarse en horno antes de soldar.