UGIMA® 4509 Estirado Endurecido por Trabajo: Acero Inoxidable Ferrítico con Mecanizabilidad y Resistencia a la Corrosión Mejoradas

UGIMA® 4509 es un acero inoxidable ferrítico de mecanizabilidad mejorada con ~18% cromo, estabilizado con niobio y titanio.

Además de buena resistencia a la corrosión, destaca por su alta aptitud para diversos métodos de trabajo: mecanizado, estampado en frío y soldadura. Esta versión UGIMA® del 4509 permite lograr productividad de mecanizado significativamente mayor que un 4509 estándar, gracias a menor desgaste de herramienta y mejor rotura de viruta. La estabilización con niobio elimina riesgo de sensibilización durante soldadura y el titanio limita el tamaño de grano en zonas soldadas.

Tiene excelentes propiedades de estampado en frío.

Para algunas aplicaciones, es una sustitución económica de ciertos grados austeníticos como 1.4307 o 1.4305. Su estructura ferrítica asegura excelentes propiedades ferromagnéticas, buena resistencia a la oxidación (especialmente a ciclos térmicos) y coeficiente de expansión similar al acero al carbono.

La estructura de UGIMA® 4509 es enteramente ferrítica en condición de suministro. Los principales precipitados son carbonitruros de Nb, nitruros de Ti y sulfuros o carbusulfuros de Ti.

Propiedades físicas y mecánicas

Generales

Propiedad	Valor
Densidad	7,7 g/cm³

Mecánicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Módulo de elasticidad	20 °C	220 GPa
	100 °C	215 GPa
	200 °C	210 GPa
	300 °C	205 GPa
	400 °C	195 GPa
Alargamiento		8,0 - 15,0 %	mín., según dimensión
Resistencia a la tracción		400,0 - 750,0 MPa	mín., según dimensión

Térmicas

Propiedad	Valor	Comentario
Coef. expansión térmica	0,000010 1/K	20 a 100 °C, 20 a 200 °C
	0,0000105 1/K	20 a 300 °C, 20 a 400 °C
Calor específico	460 J/(kg·K)
Conductividad térmica	25 W/(m·K)

Eléctricas

Propiedad	Valor
Resistividad eléctrica	6e-07 Ω·m

Composición química

Elemento	Valor	Comentario
Carbono	0,03	máx.
Cromo	17,5 - 18,5 %
Manganeso	1,0	máx.
Niobio	0,70	máx., mín: 0,30+(3xC)
Nitrógeno	0,03	máx.
Fósforo	0,03	máx.
Silicio	1,0	máx.
Azufre	0,015	máx.
Titanio	0,1 - 0,30 %

Propiedades tecnológicas

Áreas de aplicación

• Energía, procesos (electroválvulas)
• Automoción: soporte sonda lambda, inyección, electroválvulas, aplicaciones magnéticas (solenoides)

Limitaciones de uso: aplicaciones criogénicas (resiliencia insuficiente), aplicaciones que requieran propiedades no magnéticas.

Conformado en frío

UGIMA® 4509 puede usarse fácilmente para procesos convencionales de trabajo en frío: estirado, conformado, embutición, estampado en frío, etc. Al estar moderadamente endurecido por trabajo, requiere menos fuerza en las herramientas.

Resistencia a la corrosión

Corrosión por picaduras: Evaluada mediante potencial de picadura (mV/SCE): mayor valor = mayor resistencia. Entorno neutro, ligeramente clorado (0,02 M NaCl) agua potable municipal a 23°C. Resultados en barras torneadas sentido transversal:

Grado	Potencial picadura (mV/SCE)	Desviación estándar
UGI 4509	484	3
UGIMA® 4509	447	8
UGIMA® 4511	360	20

El comportamiento frente a corrosión por picaduras de UGIMA® 4509 es similar al de UGI 4509.

Ensayo niebla salina neutra ISO 9227: En barras 15 mm sentido longitudinal, pulido mecánico SiC 1200. Tras 500 horas, 90% superficie libre de picaduras en ambos grados. Resistencia idéntica.

Resistencia a oxidación a alta temperatura: Ensayo cíclico en aire a 900°C (20 min) + enfriamiento aire 300 ciclos. Espesor capas óxido (finas y adhesivas) similar en ambos grados:

Grado	Espesor capas óxido mg/cm² tras 300 ciclos 20 min a 900°C
UGI® 4509	1,9
UGIMA® 4509	1,7
UGIMA® 4511	1,2

Mecanizabilidad general

Comparado con 1.4509 estándar, UGIMA® 4509 aporta aumentos significativos de productividad en mecanizado: menor desgaste de herramienta y, sobre todo, mejor rotura de viruta en mismas condiciones.

Torneado

Ensayo estándar VB15/0,15 en seco (torno CNC) y zonas de rotura de viruta (CBZ). Para desgaste equivalente:

• Aumento productividad ~6% con UGIMA® 4509 vs 1.4509 estándar.
• Mejor rotura de viruta, reduciendo riesgo de paradas (bolas de viruta que rompen herramientas o rayan piezas).

Operación	Herramienta	1.4509 estándar	UGIMA® 4509
Torneado VB15/0,15 (ap=1,5mm; f=0,25mm/rev)	SECO TM2000 CNMG 120408-MF4	Vc = 390 m/min	Vc = 415 m/min
CBZ torneado (Vc=150 m/min)	SECO TM2000 CNMG 120408-MF4	38/56 condiciones correctas	43/56 condiciones correctas

(1) VB15/0,15: velocidad para desgaste flanco 0,15mm en 15 min corte real; (2) CBZ: barrido avance (0,1-0,4 mm/rev, paso 0,05) y profundidad (0,5-4 mm, paso 0,5) a Vc constante, para determinar condiciones de rotura correcta de 56 probadas.

Mecanizado en tornos automáticos

Ensayo en TORNOS SIGMA 32 comparando UGIMA® 4509 vs 1.4509 estándar para producir 1000 piezas sin cambiar herramienta.

Torneado (desbaste y acabado):

Operación	Herramienta	1.4509 estándar	UGIMA® 4509
Desbaste (ap=2mm; f=0,30mm/rev)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc = 150 m/min	Vc = 195 m/min
Acabado (ap=0,5mm; f=0,10mm/rev)	SECO TM2000 CCMT09T304-F1	Vc = 275 m/min	Vc = 275 m/min
VB15/0,25 (ap=1,5mm; f=0,25mm/rev)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc = 220 m/min	Vc = 265 m/min

Notas: (1) f=0,3 mm/rev en 1.4509 estándar virutas mal rotas → muchas paradas; f=0,35 y Vc=130 da 1000 piezas con virutas bien rotas pero Ra >3,2µm. (2) Condiciones asegurando Ra<1,6µm en 1000 piezas. (3) Velocidad máx. máquina, impide diferenciar grados. (4) VB15/0,25: velocidad para desgaste 0,25mm en 15 min. (5) En 1.4509 estándar, rugosidad mala por desgaste excesivo.

Corte (tronzado):

Operación	Herramienta	1.4509 estándar	UGIMA® 4509
Tronzado	SANDVIK QD-NG-0300-0001-CF 1105	Vc = 100 m/min, f = 0,07 mm/rev	Vc = 130 m/min, f = 0,10 mm/rev

En tronzado, aumento productividad >80% con UGIMA® 4509 vs 1.4509 estándar.

Tratamiento térmico

Ablandamiento: Para restaurar ductilidad tras deformación en frío, tratar entre 750-900 °C y enfriar al aire.

Conformado en caliente

UGIMA® 4509 tiene excelente forjabilidad a todas temperaturas por su estructura enteramente ferrítica. Puede conformarse en caliente por forja o laminación entre 800-1150 °C. Temperatura de calentamiento no debe exceder 1150 °C para evitar crecimiento excesivo de grano.

Productos disponibles

Producto	Forma	Acabado	Tolerancia	Dimensión
Barras	Redonda	Laminada desescalada	k13 – k12	Ø 22 a 71
		Torneada	10 + 11	Ø 22 a 70
		Rectificada	7+8+9+opciones	Ø 2 a 70
		Estirada	9	Ø 2 a 30
		Negra	± 1% Ø	Ø 23 a 73

Otros productos: consultar al proveedor.

Soldadura

Gracias a su bi-estabilización Nb/Ti, UGIMA® 4509 se suelda igual que 1.4509 estándar por la mayoría de procesos de arco (MIG/TIG, con/sin aporte, electrodos revestidos, plasma), láser, resistencia (punto/hilo), fricción, haz de electrones. No realizar tratamiento térmico antes/después de soldar para evitar crecimiento de grano ferrítico.

Si se usa metal de aporte:

• Preferible aporte homogéneo (ferrítico estabilizado) tipo EXHAUST® F1 (18LNb) para asegurar estructura 100% ferrítica homogénea en zona de fusión (ZF) y zona afectada por calor (ZAC).
• Para soldaduras gruesas (≥3mm), preferible aporte austenítico ER308L(Si) (1.4316) para eliminar riesgo de debilitamiento ZF por crecimiento excesivo de grano.

En MIG y TIG, gas sin H₂ ni N₂. En MIG: Ar (+He) + 1-3% O₂ o CO₂. En TIG: Ar (+He).