Los 5 mejores aceros inoxidables mecanizables para un rendimiento superior del producto

Los aceros inoxidables se encuentran entre las opciones de material más populares para la fabricación de metales, y se utilizan en aplicaciones que van desde utensilios de cocina hasta componentes automotrices y equipos de procesamiento químico. Muchos artículos de acero inoxidable se producen mediante mecanizado CNC, un método de fabricación versátil que aprovecha la precisión de fresadoras, taladros, tornos y otras herramientas de corte guiadas por computadora para crear piezas precisas y repetibles de manera eficiente y rentable.

Sin embargo, el término "acero inoxidable" en realidad se refiere a más que un solo material. El acero inoxidable es una categoría de metales, cada uno de los cuales exhibe diferentes características. Seleccionar el acero inoxidable adecuado para una aplicación particular puede mejorar o dificultar el rendimiento de la pieza de manera significativa. Esto es lo que los equipos de producto necesitan saber.

¿Qué son los aceros inoxidables?

El acero inoxidable es una aleación compuesta principalmente de hierro, carbono y cromo, aunque muchos grados incluyen un porcentaje ligeramente mayor de carbono para mayor resistencia y dureza. La incorporación de otros metales —como níquel para estabilizar la microestructura cristalina del hierro, o molibdeno o titanio para aumentar la resistencia al calor y la corrosión de la aleación— también es una práctica común. Los aceros inoxidables pueden ser relativamente maleables y dúctiles, dependiendo del tratamiento térmico.

La resistencia a la corrosión y al óxido de los aceros inoxidables proviene del comportamiento de las aleaciones cuando se exponen al oxígeno. Tan pronto como el metal desnudo se expone al aire libre, el cromo en la aleación produce una capa delgada de óxido. Esta capa de óxido inhibe la oxidación adicional del metal, previniendo la corrosión y el óxido causados por la humedad y el oxígeno. Esta resistencia a la corrosión y al óxido hace que muchos aceros inoxidables sean adecuados para piezas que estarán expuestas a los elementos durante períodos prolongados.

Hay cinco categorías principales de aceros inoxidables:

• Austeníticos
• Ferríticos
• Martensíticos
• Dúplex
• Endurecidos por precipitación

Aunque los aceros inoxidables son generalmente difíciles de mecanizar, la mecanizabilidad de cada una de estas categorías puede mejorarse siguiendo una serie de mejores prácticas, incluyendo: usar herramientas afiladas con geometría de corte adecuada y elegir las velocidades de avance y profundidad de corte apropiadas para cada aleación específica.

Además, la inclusión de elementos como azufre, cobre, plomo y otras aleaciones puede alterar la mecanizabilidad del material. El azufre en particular reduce la ductilidad de las virutas, permitiendo que se rompan con mayor facilidad.

1. Aceros inoxidables austeníticos

Los aceros inoxidables austeníticos —nombrados por las microestructuras cristalinas austeníticas en el hierro— son la forma más común de acero inoxidable. Estos grados de acero proporcionan alta resistencia a la corrosión y resistencia, impresionante conformabilidad post-mecanizado, buena soldabilidad y típicamente tienen un contenido de níquel mucho mayor en comparación con otros tipos de aleación. Los aceros austeníticos se denotan con números en el rango 300.

Los aceros grado 304 —comúnmente conocidos como acero inoxidable estándar 18/8— tienen un mínimo de 18% de cromo y 8% de níquel, y un máximo de 0,07% de carbono. Se utilizan para crear una amplia gama de componentes domésticos e industriales, incluyendo utensilios de cocina, tornillos y maquinaria.

Los aceros grado 316 son bastante similares, pero contienen niveles más altos de níquel y molibdeno, que ofrecen mayor resistencia a ácidos y cloruros. El grado 316 es, por tanto, adecuado para piezas usadas en contextos marinos y de procesamiento químico. Los metales adicionales aumentan el coste del material, sin embargo.

Tanto los aceros 304 como 316 están disponibles en grados de bajo carbono (304L y 316L), que proporcionan un riesgo reducido de precipitación de carburo de cromo (un fenómeno que reduce drásticamente la resistencia a la corrosión a lo largo de las costuras de soldadura). Estos son preferidos para entornos altamente corrosivos.

Los aceros inoxidables austeníticos pueden ser los más difíciles de mecanizar, en gran parte porque exhiben gomosidad y se endurecen por trabajo rápidamente. Los refrigerantes y lubricantes son especialmente importantes durante el mecanizado para evitar que el calor se concentre.

2. Aceros inoxidables ferríticos

Los aceros inoxidables ferríticos son magnéticos, aleaciones de alto cromo y bajo carbono con alta resistencia a la corrosión por tensión (un tipo común de degradación del acero) y oxidación a altas temperaturas.

Estos grados se usan a menudo para componentes automotrices, utensilios de cocina, equipos petroquímicos y otras aplicaciones que necesitarán interactuar con materiales potencialmente corrosivos. Los aceros inoxidables ferríticos también exhiben excelentes propiedades de conductividad térmica, lo que los hace ideales para aplicaciones como intercambiadores de calor de calderas y hornos.

Si bien los ferríticos no poseen la misma resistencia y resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables austeníticos, su bajo contenido de carbono proporciona una ductilidad superior, permitiendo que estos grados sufran conformado extensivo sin debilitar el material. También son no endurecibles por tratamiento térmico. Debido a su falta de níquel, los aceros inoxidables ferríticos suelen ser menos costosos que los grados austeníticos. Estos grados se designan con números en el rango 400.

El grado 434 es uno de los aceros inoxidables ferríticos más utilizados. El molibdeno aumenta la resistencia a la corrosión de la aleación, resultando en un material que proporciona buenas propiedades mecánicas así como fuerte resistencia al calor y oxidación.

El grado 444, por otro lado, incluye bajos niveles de carbono y nitrógeno, ofreciendo resistencia superior a la corrosión por picaduras, corrosión por grietas y agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruros —lo que lo hace ideal para aplicaciones como calentadores de agua y equipos de cervecerías o viñedos.

Los ferríticos se encuentran entre los aceros inoxidables más fáciles de mecanizar, aunque las aleaciones con contenidos de cromo más altos —como el grado 446— a menudo presentan dificultades de mecanizado.

3. Aceros inoxidables martensíticos

Los aceros inoxidables martensíticos son estructuralmente similares a los aceros ferríticos, pero incluyen porcentajes más altos de carbono (el contenido de carbono de los aceros ferríticos es típicamente inferior al 0,10%, mientras que los grados martensíticos pueden contener hasta 1% o más). Esto crea microestructuras de martensita dentro del material, que dan a estas aleaciones una resistencia superior y resistencia al desgaste después del mecanizado en comparación con otros aceros inoxidables, pero también pueden aumentar la fragilidad del material.

Además, su mayor contenido de carbono permite que los aceros martensíticos sean tratados térmicamente y envejecidos para endurecer y fortalecer aún más el metal. Sin embargo, también aumenta la susceptibilidad de los materiales al óxido y la corrosión. Esta familia es, por tanto, ideal para aplicaciones que requieren alta resistencia y durabilidad pero solo resistencia a la corrosión promedio, como componentes de turbinas, cuchillería de alta gama y válvulas y bombas mecánicas.

Los aceros inoxidables martensíticos también se denotan con un número 400 y, como los ferríticos, son relativamente fáciles de mecanizar, aunque el mayor contenido de carbono reduce la mecanizabilidad. El grado 440C es notable por proporcionar algunas de las mayores resistencias, dureza y resistencia al desgaste posibles para aleaciones de acero inoxidable —pero requieren tratamiento térmico primero para realizar plenamente estas características. Cuando está en condición recocida, los aceros 440C están en el estado que se mecaniza más fácilmente, aunque se recomienda herramienta robusta.

4. Aceros inoxidables dúplex

Los aceros inoxidables dúplex son aleaciones extremadamente resistentes a la corrosión que contienen microestructuras tanto austeníticas como ferríticas. El resultado es un conjunto de aceros bastante maleables y soldables con una mezcla de características de ambas categorías.

Las aleaciones dúplex pueden proporcionar el doble de resistencia que los aceros inoxidables austeníticos o ferríticos, y demuestran resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión mucho mayor que aleaciones austeníticas comunes como los grados 304 y 316, aunque menor que los aceros ferríticos estándar. Sin embargo, esta combinación de alta resistencia y resistencia a la corrosión hace que las aleaciones dúplex sean ideales para aplicaciones submarinas donde las piezas deben resistir agua de mar corrosiva durante períodos prolongados.

La resistencia a la corrosión por picaduras de cloruro y grietas se determina por el contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno de una aleación particular, pero los aceros dúplex contienen menos níquel y molibdeno que las aleaciones austeníticas, y son, por tanto, generalmente menos costosos. Además, su alta resistencia también permite a los diseñadores reducir el espesor de sección para algunos componentes, contribuyendo aún más a la reducción de costes y peso total de la pieza.

Quizás la forma más común de acero inoxidable dúplex es el 2205 (nombrado por su composición de 22% cromo y 5% níquel), que se usa comúnmente en equipos de procesamiento y almacenamiento químico y tanques de carga. Los aceros dúplex tienden a ser más difíciles de mecanizar debido a su alta resistencia en estado recocido.

5. Aceros inoxidables endurecidos por precipitación

Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación combinan los beneficios de las aleaciones austeníticas y martensíticas, haciéndolos capaces de lograr alta resistencia y propiedades mecánicas a través de tratamientos térmicos mientras retienen buena resistencia a la corrosión.

Además de proporcionar buena oxidación, estos aceros inoxidables endurecidos por precipitación funcionan de manera comparable al grado austenítico 304 en la mayoría de condiciones. La forma más común de acero inoxidable endurecido por precipitación es 17-4 PH, o grado 630, que obtiene su nombre de su composición de 17% cromo y 4% níquel.

Si bien la mecanizabilidad del acero inoxidable endurecido por precipitación varía según la aleación particular, una ventaja significativa de estos metales es que pueden mecanizarse fácilmente cuando están en condición de tratamiento en solución —lo que puede seguirse con un proceso de endurecimiento por envejecimiento para mejorar la resistencia del acero.

Encuentre la aleación de acero inoxidable ideal para cada proyecto

Los aceros inoxidables vienen en varias formas diferentes. Si los equipos de producto buscan súper resistencia con resistencia a la corrosión promedio, entonces las aleaciones martensíticas serían una buena opción. Del mismo modo, los equipos que requieren un acero que ofrezca alta resistencia, alta resistencia a picaduras y corrosión pueden encontrar una aleación dúplex ideal.

Determinar el material apropiado para un componente particular es una parte crucial de los procesos de diseño y producción de productos, y conviene a los equipos de producto ser exhaustivos al evaluar opciones de materiales. Dicho esto, encontrar el material adecuado para cumplir con los requisitos únicos de un proyecto puede simplificarse con la ayuda de un socio de fabricación experimentado como Fast Radius.

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