UGI® 4542: Acero inoxidable martensítico de alta resistencia y tenacidad con superior resistencia a la corrosión

El UGI® 4542 es un acero inoxidable martensítico PH (endurecible por precipitación) utilizado para piezas que requieren una combinación de alta resistencia, alta tenacidad y buena resistencia a la corrosión.

Este acero inoxidable es único en el sentido de que no solo ofrece una excelente resistencia a la corrosión, comparable a la de los aceros inoxidables austeníticos tipo 1.4301/1.4307 (304/304L), sino que también ofrece una amplia gama de propiedades mecánicas una vez tratado.

Su rendimiento, basado en su condición metalúrgica, significa que puede satisfacer demandas de altos niveles de resistencia a la tracción, así como ser adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia al impacto.

La microestructura es martensítica con algunos filamentos de ferrita. Dependiendo de la condición metalúrgica, puede haber algo de austenita retenida y precipitados de cobre como parte de la microestructura.

El UGI® 4542 es un grado ferromagnético con propiedades que difieren según su condición metalúrgica y, por lo tanto, el tratamiento térmico aplicado.

Propiedades

Generales

Propiedad	Valor
Densidad	7,86 g/cm³

Mecánicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Energía de impacto Charpy, muesca en V		40,0 - 41,0 J	mín., ASTM A564, EN 10088-3
Módulo de elasticidad		197 GPa
Alargamiento		16 %	mín., ASTM A564, EN 10088-3
Límite de fatiga 10⁷ ciclos	20 °C	620 MPa	para +P930
Límite de fatiga 10⁷ ciclos	300 °C	530 MPa	para +P930
Límite de fatiga 10⁸ ciclos	30 °C	620 MPa	para +P930
Límite de fatiga 10⁸ ciclos	300 °C	450 MPa	para +P930
Dureza Brinell		277,0	mín., ASTM A564
Dureza Rockwell C		28,0	mín., ASTM A564
Reducción de área		50,0 %	mín., ASTM A564
Resistencia a la tracción		930,0 - 1100,0 MPa	mín., ASTM A564, EN 10088-3

Eléctricas

Propiedad	Valor
Resistividad eléctrica	7,7e-08 Ω·m

Magnéticas

Propiedad	Valor	Comentario
Fuerza coercitiva	3420,0 A/m
Permeabilidad magnética relativa	38	a 200Oe y 100Oe respectivamente
Permeabilidad magnética relativa	59	a 200Oe y 100Oe respectivamente

Composición química

Elemento	Valor	Comentario
Carbono	0,06	máx.
Cromo	15,0 - 16,5 %
Cobre	3,0 - 4,0 %
Manganeso	1,0	máx.
Molibdeno	0,5	máx.
Níquel	4,0 - 5,0 %
Niobio	0,45	máx., mín: 5xC
Fósforo	0,03	máx.
Silicio	0,60	máx.
Azufre	0,03	máx.

Propiedades tecnológicas

Áreas de aplicación

El UGI® 4542 es adecuado para:

• Embarcaciones de recreo (ejes de hélice, accesorios)
• Procesamiento de alimentos (equipos de manipulación y transferencia)
• Producción de energía (centrales nucleares)
• Construcción e industria automotriz

Propiedades de corrosión

El UGI® 4542 ofrece una excelente resistencia a la corrosión, similar a la de los aceros austeníticos tipo 18 Cr-8Ni en la mayoría de los entornos corrosivos. La estructura de este acero lo hace insensible a la corrosión intergranular y altamente resistente a la corrosión por fatiga y a la corrosión bajo tensión. Además, destaca su excelente resistencia a la corrosión-erosión debido a la asociación de propiedades mecánicas de alto nivel y resistencia a la corrosión.

Cuando se aplican ensamblajes de acero inoxidable y materiales menos nobles (aluminio, acero dulce) en uso atmosférico, no hay riesgo de corrosión galvánica, ya que la ausencia de electrolito ambiental hace imposible que este fenómeno se desarrolle y propague. En casos "críticos" como los que se encuentran en aplicaciones náuticas (inmersión a corto plazo de ensamblajes acero inoxidable/aluminio, áreas y cavidades que retienen líquidos), aislar los ensamblajes utilizando un sellador de silicona inerte ofrece buenos resultados en términos de protección contra este tipo de corrosión.

Si es necesario, se recomienda el siguiente proceso de descontaminación:

• Un volumen de ácido nítrico al 52% (36° Baumé)
• Un volumen de agua
• Temperatura ambiente
• Duración corta
• Lavar cuidadosamente cuando se complete el proceso

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 o ausencia de agentes oxidantes, temperatura, pH, agitación o no agitación, etc.), así como de la preparación del material (superficies libres de partículas metálicas, acabado superficial, como temple, pulido, etc.). Deben tomarse medidas de precaución para ciertas pruebas como la prueba de niebla salina (norma francesa NFX 41002): por ejemplo, no deben usarse etiquetas de marcado (que podrían causar escorrentías de corrosión y reducir el tiempo de resistencia de la prueba) en la muestra.

La siguiente tabla ilustra una escala de comportamiento en diferentes entornos:

Entorno	Comportamiento
Ácido nítrico	Bueno
Ácido fosfórico	Uso restringido
Ácido sulfúrico	Uso restringido
Ácido acético	Promedio
Carbonato de sodio	Promedio
NaCl (Niebla salina)	Bueno
Humedad	Excelente
Agua de mar	Uso restringido
Petróleo/gas	Uso restringido

Tratamiento térmico

Según ASTM A564/A564M y EN10088-3.

Después del recocido entre 1030°C y 1050°C, el UGI®4542 presenta una estructura martensítica blanda con una dureza de alrededor de 35 HRC. Después del recocido, si el metal se va a utilizar en esta condición, se recomienda un tratamiento de expansión de una a dos horas a 250/300°C, sin efecto significativo en sus propiedades mecánicas.

Este acero de endurecimiento por precipitación es específico en que puede endurecerse, después del recocido, mediante un tratamiento de endurecimiento a temperatura media. La dureza máxima, de alrededor de 42 HRC (resistencia al impacto de 3 daJ/cm²), se obtiene templando a alrededor de 480°C (durante una hora).

Reblandecimiento: templando a 550-760°C dependiendo de las instrucciones definidas por las normas aplicables. Para endurecer el metal después de este tipo de reblandecimiento, el metal necesita recocerse una vez más antes de realizar el tratamiento de endurecimiento a temperatura media.

Las barras recocidas son adecuadas para el endurecimiento a temperatura media, realizado sobre las piezas. Las piezas tomadas de barras reblandecidas deben, para endurecerse, someterse nuevamente a una operación de recocido y luego al tratamiento de endurecimiento a temperatura media.

Conformado en caliente

El UGI® 4542 es adecuado para forja. El recalentamiento tiene lugar entre 1150 y 1200°C, la forja entre 1200°C y 950°C. Enfriamiento al aire, agua o aceite. Las piezas obtenidas de esta manera pueden utilizarse:

• Recocidas (con un tratamiento de expansión de 1 a 2 horas a 250°/300°C), o
• Endurecidas (con recocido opcional + temple de una hora a 480°C), o
• Reblandecidas (con recocido opcional + temple definido por las normas según el nivel de propiedades mecánicas deseado).

Productos disponibles

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

Soldadura

El UGI® 4542 puede soldarse, sin precalentamiento, utilizando técnicas MIG y TIG, con o sin material de aporte, o por láser, resistencia o haz de electrones.

Las soldaduras, ya sea con o sin material de aporte, tienen una estructura recocida y deberían preferiblemente someterse a un tratamiento de expansión (una a dos horas a 250°C/300°C) o de endurecimiento o reblandecimiento (ver arriba).

Para soldaduras realizadas sin material de aporte o con material de aporte homogéneo, las propiedades mecánicas de soldadura obtenidas de esta manera pueden ser idénticas a las del metal base.

Además, debe recordarse que el diseño de la soldadura debe prever el cuidado requerido con todos los aceros de alta resistencia: evitando entalladuras y cambios bruscos de sección.

Soldadura con material de aporte: Para soldadura MIG, se recomienda el uso de un gas protector compuesto por Ar+1%CO₂ o 1-2%O₂; deben evitarse los gases que contienen H₂ y N₂. El alambre de soldadura utilizado como metal de aporte puede ser ER308LSi (1.4316) o un material de aporte homogéneo llamado 630 (17-4PH).