UGI® 4545 AIR H925 – Acero inoxidable martensítico de endurecimiento por precipitación grado aeroespacial

Descripción general

El UGI® 15-5PH AIR (también conocido como UGI® 4545 AIR) es un acero inoxidable martensítico de endurecimiento por precipitación (PH) de calidad premium, diseñado principalmente para aplicaciones aeroespaciales. Se utiliza en piezas que requieren una combinación de alta resistencia mecánica y alta tenacidad, ofreciendo además una buena resistencia a la fatiga.

Este material se produce mediante refundición electrolítica de escoria (ESR, según AMS 5659 tipo 2) con la tecnología más avanzada, lo que garantiza una excelente homogeneidad e isotropía de la estructura, así como altas propiedades mecánicas tanto en dirección longitudinal como transversal. Es ferromagnético.

Microestructura

La microestructura observada en microscopía óptica está compuesta por martensita homogénea con precipitados de carbonitruro de niobio (partículas blancas visibles en MEB) y austenita retenida, cuya fracción depende de la condición metalúrgica. La fase de precipitación nanométrica rica en cobre puede observarse bajo microscopía electrónica de transmisión (TEM). El UGI® 15-5PH AIR presenta una fracción de ferrita-delta inferior al 1 % (menor que el UGI® 17-4PH AIR) según AMS 2315, y un tamaño de grano de austenita previa igual o menor a 6.

Limpieza micrográfica

Producido por ESR consumible, las inclusiones remanentes son muy pequeñas y se distribuyen uniformemente en la sección. Se garantiza la siguiente limpieza micrográfica según ASTM E45 Método A: A, B, C, D (Fin) < 1.5; A, B, C, D (Grueso) < 1.

Propiedades

Generales

Propiedad	Valor
Densidad	7,8 g/cm³

Mecánicas (Condición H925)

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Módulo de elasticidad	20 °C	200 GPa
	100 °C	195 GPa
	200 °C	185 GPa
	300 °C	170 GPa
	300 °C	175 GPa
Alargamiento		10 %	mín.
Dureza Brinell		375 HB	mín.
Dureza Rockwell C		38 HRC	mín.
Reducción de área		44 %	mín.
Resistencia a la tracción		1170 MPa	mín.

Térmicas

Propiedad	Valor	Comentario
Coef. de expansión térmica	10,5 × 10⁻⁶ 1/K	20–100 °C
	11,1 × 10⁻⁶ 1/K	20–200 °C
	11,5 × 10⁻⁶ 1/K	20–300 °C
	11,9 × 10⁻⁶ 1/K	20–400 °C
Calor específico	500 J/(kg·K)
Conductividad térmica	16 W/(m·K)

Eléctricas

Propiedad	Valor
Resistividad eléctrica	7,1 × 10⁻⁷ Ω·m

Composición química (% en peso)

Elemento	Valor	Comentario
Carbono	0,07	máx.
Cromo	14,5 – 15,3
Cobre	2,5 – 4,0
Manganeso	1,0	máx.
Molibdeno	0,5	máx.
Níquel	4,5 – 5,5
Niobio	0,45	máx., mín: 5×C
Fósforo	0,025	máx.
Silicio	0,60	máx.
Azufre	0,005	máx.

Propiedades tecnológicas

Áreas de aplicación

• Aeroespacial: calidad premium "Aircraft Quality"
• Fabricación de sensores (p. ej., sensores de presión)
• Medicina: aplicaciones auxiliares
• Ejes, engranajes
• Racores
• Piezas estructurales

Resistencia a la corrosión

El UGI® 15-5PH AIR ofrece una buena resistencia a la corrosión, comparable en algunos casos a la de aceros austeníticos tipo 18 Cr-8 Ni.

Medio	Comportamiento
Ácido nítrico	Buena
Ácido fosfórico	Uso restringido
Ácido sulfúrico	Uso restringido
Ácido acético	Media
Carbonato sódico	Media
NaCl (niebla salina)	Buena
Humedad	Excelente
Agua de mar	Uso restringido
Petróleo/gas	Uso restringido

Corrosión por picaduras: El UGI® 15-5PH AIR es mucho más resistente que los aceros martensíticos clásicos al 12 % Cr. Su potencial de picadura es comparable al supermartensítico 1.4418 y al austenítico 1.4301 (AISI 304).

Corrosión intergranular: El bajo contenido de carbono (parcialmente fijado como NbC) lo hace insensible a la corrosión intergranular cuando se trata térmicamente correctamente.

Otros mecanismos: Resiste la corrosión-fatiga y la corrosión bajo tensión en ambientes y condiciones definidas. También destaca su resistencia a la corrosión-erosión gracias a la combinación de altas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión.

Maquinabilidad

Debido a su bajo contenido de azufre y excelente limpieza micrográfica, el UGI® 15-5PH AIR presenta una mala rompibilidad de viruta, lo que dificulta el mecanizado, especialmente en taladrado y torneado de acabado. Se recomienda realizar la mayoría de las operaciones de mecanizado en condición A (recocido de solución) para evitar desgaste excesivo de herramienta. El mecanizado tras endurecimiento por precipitación no es recomendable: a mayor dureza, mayor desgaste y menor productividad.

En condición A, pruebas de torneado en bruto (ap = 1,5 mm; f = 0,25 mm/rev) con herramienta STELLRAM SP4019 CCGT 09T308E-62 mostraron una velocidad de corte de ~145 m/min para desgaste de flanco de 0,15 mm en 15 min, frente a ~160 m/min del UGIMA® 4542 (17-4PH con mecanibilidad mejorada). La productividad es 10–30 % menor que la del UGIMA® 4542 según la operación.

Tratamiento térmico

Los tratamientos térmicos constan de dos etapas:

1. Austenitización: Recocido de solución a 1030–1050 °C, seguido de temple en aceite o enfriamiento al aire (secciones pequeñas). En esta condición (A) la dureza es intermedia; se usa para mecanizado o conformado en frío. Se recomienda un alivio de tensiones a 300 °C/1 h tras la austenitización para estabilizar el material y evitar agrietamiento por temple.
2. Envejecimiento: Tras el recocido de solución, se precipita la fase rica en cobre ajustando las propiedades mecánicas. El material pasa a condición H (solución + envejecido). Temperaturas de envejecimiento: 480 °C (H900) a 620 °C (H1150). H900 es el pico de dureza máxima. A mayor temperatura, la dureza/resistencia disminuye por crecimiento de precipitados. Por encima de 580 °C se forma austenita revertida, aumentando tenacidad pero reduciendo resistencia. La condición H1025 ofrece un óptimo compromiso resistencia/tenacidad.

Ablandamiento (H1150M): Ciclo de recocido de solución + temple a 760 °C/2 h + envejecimiento a 620 °C/4 h. Propiedades resultantes: Rm = 780 MPa, Rp0,2 = 710 MPa, HRC < 32, significativamente más blando que la condición A.

Condición	Tratamiento
Cond A	Recocido 1030/1050 °C
H900	Recocido 1030/1050 °C, enfriamiento aire/aceite + endurecimiento 1 h a 480 °C/enfriamiento aire
H925	Recocido 1030/1050 °C, enfriamiento aire/aceite + endurecimiento 4 h a 495 °C/enfriamiento aire
H1025	Recocido 1030/1050 °C, enfriamiento aire/aceite + temple 4 h a 550 °C/enfriamiento aire
H1075	Recocido 1030/1050 °C, enfriamiento aire/aceite + temple 4 h a 580 °C/enfriamiento aire
H1100	Recocido 1030/1050 °C, enfriamiento aire/aceite + temple 4 h a 590 °C/enfriamiento aire
H1150	Recocido 1030/1050 °C, enfriamiento aire/aceite + temple 4 h a 620 °C/enfriamiento aire

Conformado en caliente

Apto para forja. Recalentamiento: 1150–1200 °C. Forja: 1200–950 °C. Enfriamiento tras forja: aire o aceite. Las piezas requieren tratamiento térmico posterior (recocido de solución y envejecimiento eventual).

Inspección y macroestructura

• Inspección por partículas magnéticas y macrográfico.
• Cumple AMS 2300: calificación Frecuencia/Severidad 0/0.
• Macroestructura conforme a AMS 5659: clases 1–4 generalmente severidad A según ASTM A604.

Productos disponibles

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

Otros productos: consultar al proveedor.

Tratamiento de superficie

Decapado: igual que el acero grado 630. Para descontaminación (eliminar partículas férricas): 1/4 volumen ácido nítrico 52 % (36° Baumé) + 3/4 agua, temperatura ambiente, tiempo adaptado, lavado cuidadoso al finalizar.

Nota: La resistencia a la corrosión depende de múltiples factores (composición atmosfera corrosiva, preparación de superficie, etc.). En ensayos de niebla salina (ISO 9227), evitar etiquetas que provoquen corrosión localizada.

Soldadura

Soldable sin precalentamiento con la mayoría de técnicas: GMAW, GTAW (con/sin metal de aporte), LÁSER, resistencia, haz de electrones. Para igualar propiedades del metal base: usar metal de aporte homogéneo (AWS E/ER 630) y tratamiento posterior de endurecimiento por precipitación. Si no se requieren las mismas propiedades: usar ER308LSi (19 9 L Si).

Si no se hace endurecimiento tras soldar, un alivio de tensiones a 250–300 °C mejora la tenacidad de la ZAT y evita agrietamiento en frío por microestructura martensítica en estado soldado. Diseño de soldadura debe evitar entallas y cambios bruscos de sección. Gas protector recomendado GMAW: Ar + 1 % CO₂ o 1–2 % O₂. Evitar gases con H₂ y N₂ en GMAW y GTAW.