Acero al carbono frente a acero inoxidable

¿Qué significa realmente acero al carbono?

“Acero al carbono” tiene dos significados:una definición técnica y una clasificación más general. La definición técnica es muy clara:según el Instituto Estadounidense del Hierro y el Acero (AISI), un acero debe cumplir con los siguientes estándares para coincidir con la definición técnica de acero al carbono:

1. No se especifica ni se requiere un contenido mínimo de cromo, cobalto, columbio [niobio], molibdeno, níquel, titanio, tungsteno, vanadio o circonio, o cualquier otro elemento que se agregue para obtener el efecto de aleación deseado
2. Cuando el mínimo especificado para el cobre no exceda el 0.40 por ciento
3. Cuando el contenido máximo especificado para cualquiera de los siguientes elementos no supere los porcentajes anotados:manganeso 1,65, silicio 0,60, cobre 0,60.
   

La definición técnica, aunque compleja, se reduce a una simple restricción:los verdaderos aceros al carbono casi no deben tener elementos de aleación, por lo que se componen principalmente de dos materiales:hierro y carbono. La cantidad de carbono puede variar y existen algunos materiales de aleación aceptables, pero estos aceros son simples.

Además de la definición precisa, el término acero al carbono también se utiliza para referirse al amplio grupo de aceros aleados que no son aceros inoxidables. A diferencia de los aceros al carbono, los aceros de baja aleación pueden contener pequeñas cantidades de una amplia variedad de elementos de aleación, lo que les permite personalizarse para una mayor variedad de aplicaciones. Estos aceros, aunque no satisfacen los requisitos técnicos del acero al carbono, representan la mayor división en acero:acero inoxidable frente a todo lo demás.

Acero al carbono (por definición)

En pocas palabras, el acero al carbono por definición es extremadamente simple. Es hierro con algo de carbono y elementos de aleación limitados. Además, cualquier acero que requiera elementos de aleación (como 4140 y 4340, por ejemplo) no aceros al carbono. Dentro de la definición de acero al carbono, los materiales se pueden definir como acero con bajo contenido de carbono o acero con alto contenido de carbono. Los aceros con bajo contenido de carbono son extremadamente comunes, mientras que los aceros con alto contenido de carbono solo se utilizan en entornos de alta resistencia y no corrosivos. El acero 1020, un acero con bajo contenido de carbono, es uno de los aceros más populares producidos en la actualidad.

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El acero al carbono tiene diferentes propiedades mecánicas basadas en el contenido de carbono. Los aceros con bajo contenido de carbono son más débiles y blandos, pero se pueden mecanizar y soldar fácilmente; mientras que el acero con alto contenido de carbono es más resistente, pero significativamente más difícil de procesar. Todos los aceros al carbono son susceptibles a la oxidación, lo que los hace inadecuados para su uso en una amplia variedad de aplicaciones de uso final. En general, el acero al carbono es excelente si está buscando un metal de bajo costo, pero generalmente no es apto para operaciones de fabricación de alta calidad o alta precisión.

Aceros de baja aleación (a veces llamados aceros al carbono)

Los aceros de baja aleación integran uno o más elementos de aleación (como cromo, cobalto, niobio, molibdeno, níquel, titanio, tungsteno, vanadio o circonio) para mejorar las propiedades de los materiales de los aceros al carbono tradicionales. A menudo son más fuertes, más rígidos y un poco más resistentes a la corrosión que los aceros al carbono tradicionales.

Los aceros aleados se definen por los materiales de aleación primarios (además del carbono). 4140, uno de los aceros de aleación más comunes, es un acero de aleación de cromo-molibdeno. Esto significa que los elementos de aleación primarios son el cromo (que aumenta la resistencia a la corrosión) y el molibdeno (que aumenta la tenacidad). Como resultado, 4140 se usa en aplicaciones de alto desgaste y temperaturas elevadas.

Los aceros aleados son uno de los aceros más utilizados en la industria actual. Son mecanizables, asequibles, fácilmente disponibles y poseen buenas propiedades mecánicas. Si una pieza no necesita ser resistente a la corrosión, los aceros de baja aleación ofrecen el mejor rendimiento por su inversión.

Las propiedades que hacen que el acero de aleación sea ventajoso para producir mediante métodos convencionales lo hacen menos valioso para la impresión 3D. Debido a que se mecaniza fácilmente y se adquiere a bajo costo, los mayores costos inherentes de las piezas de la impresión 3D de metal hacen que sea económicamente insostenible. Algunas empresas de impresión de metales ofrecen aceros de baja aleación como 4140, pero generalmente son raros.

Aceros inoxidables

Los aceros inoxidables están unidos en torno a una propiedad clave del material:excelente resistencia a la corrosión, atribuible al alto contenido de cromo (> 10,5% en masa) y bajo contenido de carbono (<1,2% en masa). Más allá de la resistencia a la corrosión, las propiedades mecánicas de estos aceros pueden variar mucho.

Los aceros inoxidables austeníticos son el tipo más común de acero inoxidable. Son resistentes a la corrosión y se pueden mecanizar y soldar fácilmente, aunque no se pueden tratar térmicamente. 303 y 304 son los tipos más comunes de aceros inoxidables austeníticos y 316L es una variante que maximiza la resistencia a la corrosión. Estos aceros se utilizan en una amplia variedad de operaciones; debido a que son resistentes a la intemperie, funcionan en casi cualquier lugar. Debido a sus costos más altos, la impresión 3D de metal puede ser un método de fabricación viable para estas piezas.

Los aceros inoxidables martensíticos ofrecen mejores propiedades mecánicas a los aceros austeníticos a costa de la ductilidad. Como grupo, carecen de la versatilidad general de los aceros austeníticos; sin embargo, su dureza de alta resistencia combinada con una resistencia a la corrosión muy superior a la de los aceros de baja aleación los hace aptos para cualquier pieza de alta resistencia que se encuentre en un entorno oxidante. Además, los aceros martensíticos se pueden tratar térmicamente para aumentar aún más la dureza, la resistencia y la rigidez.

17-4 PH es un tipo de acero inoxidable martensítico particularmente útil que puede tratarse térmicamente para adaptarse a una variedad de propiedades del material. Debido a su alta dureza y su capacidad de maquinado extremadamente baja, a menudo es más barato imprimir en 3D que meticulosamente a máquina. Si desea obtener más información sobre la impresión 3D de piezas metálicas, consulte Markforged Metal X.

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Acero al carbono frente a acero inoxidable:veredicto final

El debate entre acero al carbono y acero inoxidable es un poco más complicado de lo que se pensaba originalmente, ya que el acero al carbono puede referirse a dos tipos diferentes de acero:acero al carbono tradicional y acero de baja aleación.

En comparación con el acero con bajo contenido de carbono, el acero inoxidable ofrece una mejora masiva en resistencia, dureza y, lo que es más importante, resistencia a la corrosión. El acero con alto contenido de carbono ofrece una resistencia que rivaliza y, a veces, supera al acero inoxidable, pero es en gran medida un material de nicho en el mundo de la fabricación. A diferencia de cualquier acero al carbono, el acero inoxidable puede sobrevivir y prosperar, libre de oxidación, en ambientes corrosivos o húmedos. Dicho esto, el acero al carbono es mucho más barato que el acero inoxidable y es más adecuado para componentes estructurales grandes, como tubos, vigas y láminas de acero laminado.

El acero de baja aleación es superior al acero al carbono en la mayoría de los aspectos, pero aún carece de resistencia a la corrosión. Puede igualar eficazmente las propiedades del material del acero inoxidable; como resultado, las aleaciones como 4140 y 4340 a menudo se mecanizan y se utilizan en muchas aplicaciones en las que un poco de oxidación no duele. El acero inoxidable es un material de calidad superior que se utiliza mejor en operaciones industriales, donde la calidad de las piezas no puede verse comprometida.