UGI® 4539: Acero Austení de Alto Rendimiento para Resistencia al Ácido Sulfúrico

UGI® 4539 es un acero austenítico diseñado para alta resistencia a la corrosión, especialmente en ácido sulfúrico, en una amplia gama de entornos de proceso (químicos). La combinación de alto contenido en cromo y níquel, junto con adiciones de molibdeno, asegura una buena a excelente resistencia a la corrosión.

Posee una microestructura totalmente austenítica. Este grado es no magnético en todas las condiciones y tiene excelente soldabilidad y conformabilidad. La estructura austenítica también le confiere una excelente tenacidad, incluso a temperaturas criogénicas.

Propiedades

Generales

Propiedad	Valor
Densidad	8 g/cm³

Mecánicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Energía de impacto Charpy (entalla V)		100 J	mín.
Módulo de elasticidad	100 °C	190 GPa
Módulo de elasticidad	200 °C	180 GPa
Módulo de elasticidad	300 °C	172 GPa
Módulo de elasticidad	400 °C	165 GPa
Módulo de elasticidad	500 °C	158 GPa
Alargamiento		35 %
Dureza Brinell		230	máx.
Resistencia a la tracción		530 - 730 MPa

Térmicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Coef. de expansión térmica		0,000014 1/K	20 a 100 °C
Coef. de expansión térmica		0,000016 1/K	20 a 200 °C
Coef. de expansión térmica		0,000018 1/K	20 a 300 °C
Coef. de expansión térmica		0,000020 1/K	20 a 400 °C
Coef. de expansión térmica		0,000022 1/K	20 a 500 °C
Capacidad calorífica específica	100 °C	485 J/(kg·K)
Capacidad calorífica específica	200 °C	515 J/(kg·K)
Capacidad calorífica específica	300 °C	545 J/(kg·K)
Capacidad calorífica específica	400 °C	570 J/(kg·K)
Capacidad calorífica específica	500 °C	590 J/(kg·K)
Conductividad térmica	100 °C	14 W/(m·K)
Conductividad térmica	200 °C	16 W/(m·K)
Conductividad térmica	300 °C	18 W/(m·K)
Conductividad térmica	400 °C	20 W/(m·K)
Conductividad térmica	500 °C	22 W/(m·K)

Eléctricas

Propiedad	Temperatura	Valor
Resistividad eléctrica	100 °C	0,00000099 Ω·m
Resistividad eléctrica	200 °C	0,00000107 Ω·m
Resistividad eléctrica	300 °C	0,00000113 Ω·m
Resistividad eléctrica	400 °C	0,00000115 Ω·m
Resistividad eléctrica	500 °C	0,00000117 Ω·m

Composición química

Elemento	Contenido	Comentario
Carbono	0,02 %	máx.
Cromo	19,0 - 21,0 %
Cobre	1,0 - 2,0 %
Manganeso	2,0 %	máx.
Molibdeno	4,0 - 5,0 %
Níquel	23,0 - 28,0 %
Nitrógeno	0,1 %	máx.
Fósforo	0,035 %	máx.
Silicio	0,70 %	máx.
Azufre	0,015 %	máx.

Propiedades tecnológicas

Áreas de aplicación

• Industrias química y petroquímica
• Equipos para manipulación de ácido sulfúrico
• Componentes de relojes y joyería
• Aplicaciones médicas y farmacéuticas
• Industria del papel y celulosa

Conformado en frío

UGI® 4539 es bastante dúctil y se conforma fácilmente. La alta resistencia del UGI® 4539, con alto contenido en nitrógeno y molibdeno, se demuestra claramente cuando se comparan las curvas tensión-deformación de este grado con los productos austeníticos estándar 304/304L.

Propiedades de corrosión

Aunque desarrollado originalmente por su resistencia a la corrosión uniforme al ácido sulfúrico, también tiene una resistencia muy alta a una amplia gama de entornos. Su valor PREN* entre 33 y 38 indica que el material tiene buena resistencia a la corrosión por picaduras en agua de mar templada y otros entornos con altos cloruros.

Corrosión uniforme: Ocurre cuando toda la capa pasiva es destruida, típicamente en ácidos o soluciones alcalinas calientes. La tabla siguiente da para diferentes soluciones el límite de temperatura para una tasa de corrosión < 0,1 mm/año:

Concentración ácido/alcalino (% peso)	H₂SO₄ 20%	H₂SO₄ 40%	H₂SO₄ 60%	HCl 1%	HCl 2%	HCl 3%	NaOH 20%	NaOH 40%	NaOH 60%
Límite T°* en °C (< 0,1 mm/a)	70 °C	55 °C	40 °C	60 °C	30 °C	20 °C	170 °C	125 °C	160 °C

*El límite de temperatura puede verse influenciado también por la superficie: rugosidad, etc.

Corrosión localizada:

Corrosión por picaduras: Los iones cloruro en medio neutro o ácido facilitan la rotura local de la capa pasiva. El valor PREN permite comparaciones aproximadas; un método más fiable es clasificar los grados según la temperatura crítica de picadura (CPT). Existen varios métodos, por ejemplo ASTM G150 con solución 1M NaCl (35.000 ppm iones cloruro). Los valores CPT son:

Grado	UGI 4404	UGI® 4539	UGI 4462
CPT* en °C (ASTM G150)	18 °C	60 °C	50 °C

*(%Cr + 3,3*%Mo + 16*%N) **El CPT puede verse influenciado también por la superficie: rugosidad, etc.

Corrosión intergranular: UGI® 4539 tiene un contenido muy bajo de carbono. Esto significa que hay muy poco riesgo de precipitación de carburos en tratamientos térmicos y soldaduras ordinarios. El riesgo de corrosión intergranular tras tratamientos y soldaduras ordinarios queda así eliminado.

Corrosión bajo tensión: Gracias a sus altos contenidos en níquel y molibdeno, UGI® 4539 es altamente resistente a la corrosión bajo tensión en soluciones de cloruros, hidróxidos concentrados y entornos ricos en sulfuro de hidrógeno (mercado petróleo y gas).

Mecanibilidad general

Como otros aceros austeníticos, UGI® 4539 es tenaz y propenso al endurecimiento por trabajo en frío. Además, su contenido en azufre se mantiene bajo. Todo ello lo hace menos mecanizable que los grados 410 y 304. Sin embargo, con la elección adecuada de herramienta y parámetros de máquina, se pueden obtener resultados de mecanizado totalmente satisfactorios.

Tratamiento térmico

Recocido de solución: Las propiedades mecánicas y de fabricación óptimas se logran tras recocido de solución en el rango 1060 °C – 1150 °C seguido de enfriamiento rápido al aire o agua. La exposición a temperaturas entre 600 °C – 900 °C debe minimizarse para prevenir la formación de fases intermetálicas frágiles y menos resistentes a la corrosión.

Endurecimiento: UGI® 4539 no puede endurecerse por tratamiento térmico pero sí por trabajo en frío.

Conformado en caliente

Forja: UGI® 4539 se precalienta عادة entre 1150 – 1180 °C, forjándose entre 1180 y 950 °C. Tras la forja, la pieza debe enfriarse rápidamente al aire o agua cuando no exista riesgo de distorsión.

Productos disponibles

Producto	Forma	Acabado	Tolerancia	Dimensión
Barras	Redonda	Trefilada	h9	2-28 mm
	Redonda	Rectificada	h7-h9	2-80 mm
	Redonda	Torneada y pulida	h10-h11	22-130 mm
	Redonda	Desescalada	k12-k13	22-130 mm
	Hexagonal	Trefilada		3-55 mm
Alambrón	Redonda	Decapada		5-32 mm
Alambre trefilado	Redonda	Mate		0,8-14 mm
	Perfil	Brillante		2-70 m²

Otros formatos: consultar al proveedor.

Tratamiento de superficie

Decapado: Necesario cuando hay superficies oxidadas tras calentamiento. Debe usarse baño ácido: ácido clorhídrico, sulfúrico o mezcla nitro-hidrofluorhídrica. Calentar el baño (ej. 50 °C) reduce el tiempo de inmersión. Es absolutamente esencial enjuagar bien las superficies.

Pasivado: Los aceros inoxidables, especialmente los de alto Cr/Mo, generalmente no necesitan pasivado ya que la película pasiva se forma espontáneamente en aire y tras 24 h alcanza cierta estabilidad. Sin embargo, pueden contaminarse por contacto con aceros al carbono o baja aleación (contaminación férrica). En ese caso, se requiere pasivado con ácido nítrico 30 min a temperatura ambiente. El enjuague o neutralización final es esencial.

Electropulido: Las condiciones habituales de electropulido para aceros austeníticos al molibdeno pueden usarse para UGI® 4539.

Soldadura

UGI® 4539 durante la soldadura muestra tendencia al agrietamiento en caliente debido a su estructura de solidificación totalmente austenítica. No obstante, es fácilmente soldable con todos los procesos estándar en aceros inoxidables austeníticos. No se recomienda soldar sin metal de aporte ya que promueve la formación de grietas en caliente. Al usar metales de aporte equivalentes, debe limitarse el aporte de calor a valores bajos para evitar falta de fusión.

El vaivén durante la soldadura también debe evitarse para minimizar el aporte de calor. El tratamiento térmico post-soldadura no es necesario, e incluso secciones grandes son resistentes a la corrosión intergranular tras soldadura, debido al bajo contenido en carbono.