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UGIMA® 4509 Recocido: Acero Inoxidable Ferrítico con Maquinabilidad y Resistencia a la Corrosión Superiores

UGIMA® 4509 es un acero inoxidable ferrítico de maquinabilidad mejorada que contiene aproximadamente un 18 % de cromo y estabilizado con niobio y titanio.

Además de una buena resistencia a la corrosión, este grado se caracteriza por su alta idoneidad para diferentes métodos de trabajo, como mecanizado, embutición en frío y soldadura: Esta versión UGIMA® del 4509 permite alcanzar una productividad de mecanizado significativamente mayor que la obtenida con un 4509 estándar, gracias a un menor desgaste de la herramienta y una mejor ruptura de viruta. La estabilización con niobio elimina el riesgo de sensibilización durante la soldadura y el titanio limita el tamaño de grano en las zonas soldadas.

Posee excelentes propiedades de embutición en frío.

Para algunas aplicaciones, es un sustituto económico de ciertos grados austeníticos como 1.4307 o 1.4305. Su estructura ferrítica garantiza excelentes propiedades ferromagnéticas, buena resistencia a la oxidación (en particular a ciclos térmicos) y un coeficiente de expansión similar al del acero al carbono.

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

Propiedades

Generales

Propiedad Valor
Densidad 7,7 g/cm³

Mecánicas

Propiedad Temperatura Valor Comentario
Módulo de elasticidad 20 °C 220 GPa
Módulo de elasticidad 100 °C 215 GPa
Módulo de elasticidad 200 °C 210 GPa
Módulo de elasticidad 300 °C 205 GPa
Módulo de elasticidad 400 °C 195 GPa
Alargamiento 18 % mín.
Dureza Brinell 200,0 máx.
Resistencia a la tracción 420,0 - 620,0 MPa

Térmicas

Propiedad Valor Comentario
Coeficiente de expansión térmica 0,000010 1/K 20 a 100°C, 20 a 200°C
Coeficiente de expansión térmica 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

Propiedad Detalle
Áreas de aplicación
  • Energía, proceso (válvulas solenoides)
  • Automoción: soporte de sonda lambda, inyección, válvulas solenoides, aplicaciones magnéticas (solenoides)

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

Conformado en frío UGIMA® 4509 puede utilizarse fácilmente para procesos convencionales de trabajo en frío: estirado en frío, conformado, embutición, etc. Al estar moderadamente endurecido por trabajo, hay menos fuerza sobre las herramientas.
Propiedades de corrosión

Corrosión por picaduras: Evaluamos este tipo de corrosion probando el potencial de picadura: cuanto mayor es su mV/SCE, mayor es la resistencia a la corrosión por picaduras; se eligió un entorno de pH neutro, ligeramente clorado (0,02 moles/litro de cloruro de sodio) de agua potable municipal (a 23°C). La siguiente tabla muestra los valores de potencial de picadura medidos en muestras de barras torneadas en dirección transversal:

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

El comportamiento de resistencia a la corrosión por picaduras de UGIMA® 4509 es, por tanto, similar al de UGI 4509.

Ensayo de niebla salina neutra según norma ISO 9227: Aunque en aceros inoxidables este ensayo depende en gran medida de la condición de superficie probada (presencia de arañazos, etc.), se realizó en barras de 15 mm de diámetro en dirección longitudinal, tras pulido mecánico con papel SIC 1200. Tras 500 horas de ensayo, el 90% de las superficies de ambos grados UGIMA® 4509 y UGI 4509 estaban libres de picaduras de corrosión. En este aspecto, la resistencia a la niebla salina de UGIMA® 4509 es idéntica a la de UGI 4509.

Resistencia a la oxidación a alta temperatura: Se realizó un ensayo de oxidación cíclica en aire a 900°C mantenido durante 20 minutos, seguido de enfriamiento al aire durante 300 ciclos; la siguiente tabla muestra que los espesores de las capas de óxido formadas (finas y adherentes) son similares para ambos grados UGIMA® 4509 y UGI 4509.

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

Comparado con un 1.4509 estándar, UGIMA® 4509 proporciona aumentos significativos de productividad en mecanizado, gracias a un menor desgaste de herramienta y, sobre todo, mejor ruptura de viruta en las mismas condiciones de corte.

Torneado: Se realizaron ensayos estándar VB15/0.15 en seco en un torno de control numérico y se determinaron las Zonas de Ruptura de Viruta (CBZ). Para un desgaste de herramienta equivalente, revelaron un aumento potencial de productividad de aproximadamente 6% con UGIMA® 4509 frente a un 1.4509 estándar, así como una mejor ruptura de viruta, reduciendo el riesgo de parada de máquina.

Operaciones Herramientas 1.4509 estándar UGIMA® 4509
Torneado VB15/0.15 (ap = 1.5 mm; f = 0.25 mm/rev) SECO TM2000 CNMG 120408 – MF4 Vc = 390 m/min Vc = 415 m/min
Torneado CBZ (Vc = 150 m/min) SECO TM2000 CNMG 120408 – MF4 38 condiciones correctas de ruptura de viruta de 56 probadas 43 condiciones correctas de ruptura de viruta de 56 probadas

Mecanizado en tornos automáticos: Se realizaron ensayos en un torno automático TORNOS SIGMA 32 para comparar UGIMA® 4509 con un 1.4509 estándar. Para cada grado, el ensayo consistió en definir las condiciones óptimas de corte para producir 1000 componentes sin cambiar de herramienta.

Torneado (desbaste y acabado): La tabla muestra las condiciones de corte para producir 1000 componentes sin cambiar herramienta. Se observaron aumentos potenciales de productividad de hasta 30% con UGIMA® 4509.

Operaciones Herramientas 1.4509 estándar UGIMA® 4509
Desbaste (ap = 2 mm; f = 0.30 mm/rev) SECO TM2000 CCMT09T308-F2 Vc = 150 m/min Vc = 195 m/min
Acabado (ap = 0.5 mm; f = 0.10 mm/rev) SECO TM2000 CCMT09T304-F1 Vc = 275 m/min Vc = 275 m/min
Torneado VB15/0.25 (ap = 1.5 mm; f = 0.25 mm/rev) SECO TM2000 CCMT09T308-F2 Vc = 220 m/min Vc = 265 m/min

Corte (parting-off): Se observó un aumento muy importante de productividad (más del 80%) con UGIMA® 4509 frente a 1.4509 estándar.

Operaciones Herramientas 1.4509 estándar UGIMA® 4509
Corte transversal 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
Tratamiento térmico Recocido de ablandamiento: Para restaurar la ductilidad tras deformación en frío, Ugima® 4509 puede tratarse entre 750 y 900°C y enfriar al aire.
Conformado en caliente UGIMA® 4509 tiene excelente forjabilidad a todas las temperaturas, debido a su estructura enteramente ferrítica. Puede conformarse en caliente por forja o laminación entre 800°C y 1150°C. La temperatura de calentamiento no debe exceder 1150°C para evitar crecimiento excesivo de grano.
Otros

Productos disponibles:

Producto Forma Acabado Tolerancia Dimensión
Barras Redondas Laminadas desoxidadas k13 – k12 Ø 22 a 71
Torneadas 10 + 11 Ø 22 a 70
Rectificadas 7+8+9+opciones Ø 2 a 70
Estiradas 9 Ø 2 a 30
Negro ± 1% Ø Ø 23 a 73

Otros productos: consultar al proveedor

Soldadura

Gracias a su bi-estabilización con niobio y titanio, UGIMA® 4509 puede soldarse igual que un 1.4509 estándar por la mayoría de procesos de soldadura por arco (MIG/TIG, con o sin metal de aporte, electrodos revestidos, plasma, etc.), láser, resistencia (punto o costura), fricción o haz de electrones. No debe realizarse tratamiento térmico antes o después de la soldadura para evitar crecimiento de grano ferrítico en el grado.

Si se usa material de aporte, se prefiere un metal de aporte homogéneo (ferrítico estabilizado) como EXHAUST® F1 (18LNb) para asegurar que la zona de soldadura (zona de metal fundido [WZ] y zona afectada por calor [HAZ]) sea una estructura ferrítica 100% homogénea; para soldaduras gruesas (≥ 3mm), se prefiere un metal de aporte austenítico como ER308L(Si) (1.4316) para eliminar el riesgo de debilitamiento de la WZ por crecimiento excesivo de grano. En MIG y TIG, el gas de protección no debe contener hidrógeno ni nitrógeno. En MIG, las soldaduras se harán bajo Ar (+ posiblemente He) + 1 a 3% O₂ o CO₂. En TIG, bajo Ar (+ posiblemente He).

Metal

  1. PtW10 Recocido Blando (+A): Aleación Platino-Tungsteno Premium para Contactos
  2. Iridio (Ir) recocido blando – Metal del grupo del platino de alta pureza y resistencia al calor
  3. Aleación PdAg40 Recocida Blanda (+A): Mayor Durabilidad y Resistencia a la Corrosión
  4. Aleación PdAg50 Recocida Blanda (+A): Material de Contacto Duradero para Telecom y Sistemas de Control
  5. Aleación PdAg70 Recocida Blanda (A): Material de Contacto Premium para Telecom y Control
  6. PdCo40W20 Recocido Blando: Superior Resistencia a la Corrosión y al Desgaste
  7. Aleación PdW10 Recocida Blanda (+A): Material de Contacto Duradero
  8. AgCu10 Aleación Recocida Suave (+A): Compuesto Cobre-Plata Dúctil y Mecanizable para Interruptores de Alta Corriente
  9. Aleación AgCu20 Recocida Suave (+A) – Material de Conmutación de Alto Rendimiento
  10. Aleación PtRh10 Recocida Blanda (+A) – Alto Rendimiento para Equipos de Laboratorio a Alta Temperatura
  11. Aleación PtRh20 Recocida Blanda (+A): Alto Rendimiento para Equipos de Laboratorio