Acero Inoxidable Tipo 303 vs. Tipo 304: Guía de Rendimiento en Mecanizado

La selección de material es vital para el mecanizado rentable en tornos de tipo suizo. ¿Cómo se comparan el acero inoxidable más común Tipo 304 y su versión modificada Tipo 303 en mecanizabilidad y otras propiedades?

Para producir piezas mecanizadas de máxima calidad, necesitamos considerar varios factores diferentes que influyen en el proceso de mecanizado. La consideración comienza con:

• La selección de la máquina más adecuada para el trabajo, selección del utillaje adecuado para el trabajo
• El material más adecuado.
• Y finalmente, la técnica de post-tratamiento.

En este artículo, nos centramos en los detalles sobre la selección de material para el trabajo de mecanizado.

Para una amplia variedad de aplicaciones de mecanizado, el acero inoxidable es un material de elección. Además de sus ventajosas propiedades mecánicas y químicas, el acero inoxidable viene en muchas aleaciones diferentes que se adaptan a casi cualquier uso.

Lo más común es que usemos el tipo austenítico de aleaciones de acero inoxidable para mecanizar piezas en tornos de tipo suizo. El acero inoxidable austenítico contiene cromo, níquel y manganeso como sus principales elementos de aleación. La aleación más utilizada en este grupo de acero inoxidable es el Tipo 304, también conocido como acero inoxidable 18-8. A pesar de sus muchas ventajas, el acero inoxidable Tipo 304 tiene características de mecanizado difíciles, debido a su tendencia a endurecerse por trabajo a una velocidad muy rápida. Para aumentar su mecanizabilidad, los científicos de materiales han modificado el Tipo 304 añadiendo azufre o selenio. El acero inoxidable resultante es el Tipo 303. La composición del material del Tipo 303 ha alterado ligeramente otras características también. Veamos más de cerca cuáles son las diferencias entre el acero inoxidable 304 y 303.

Propiedades Físicas y Mecánicas

La mayoría de las propiedades físicas, como densidad, módulo de elasticidad, resistencia eléctrica específica, calor específico, conductividad térmica, expansión térmica, permeabilidad magnética y temperatura de recocido, tanto del Tipo 304 como del Tipo 303 son las mismas. Las propiedades mecánicas difieren ligeramente. El Tipo 303 tiene una resistencia a la tracción algo mayor en comparación con el Tipo 304, pero tiene menor límite elástico y capacidad de elongación.

Propiedades Químicas

La principal diferencia entre las composiciones químicas del Tipo 304 y Tipo 303 es la adición de Azufre al segundo. Junto al Azufre añadido, el Tipo 303 tiene una cantidad significativamente mayor de Fósforo. La versión 303Se contiene Selenio. No obstante, la producción de 303Se es rara hoy en día.

Las aleaciones de acero inoxidable como Tipo 303UX y Tipo 304Cu contienen adicionalmente Cobre en su composición química. El Cobre reduce el endurecimiento por trabajo y la permeabilidad, proporciona resistencia a la corrosión y aumenta la mecanizabilidad de la aleación.

Mecanizabilidad

Cuando se compara con otros materiales como Aluminio o Acero de Bajo Carbono, el Acero Inoxidable es más difícil de mecanizar. Tiende a producir virutas largas y fibrosas que conducen al filo acumulado en la herramienta. Las razones detrás de las diferencias en el mecanizado del acero inoxidable radican en las siguientes propiedades: alta resistencia a la tracción, gran diferencia entre límite elástico y resistencia a la tracción última; alta ductilidad y tenacidad; alta tasa de endurecimiento por trabajo; y, baja conductividad térmica.

A pesar de sus propiedades y diferente comportamiento, el acero inoxidable es mecanizable usando la técnica adecuada. Específicamente, el Acero Inoxidable requiere más potencia, velocidades de corte más bajas, solo avance positivo, utillaje y fijaciones rígidas, utilización de rompevirutas o rizado de virutas, y excelente lubricación y refrigeración durante el mecanizado.

Entre muchas aleaciones de acero inoxidable, algunas son más mecanizables que otras. La familia más mecanizable de aleaciones de acero inoxidable se llama aleaciones de libre mecanizado. El Tipo 303 es el miembro más común de esta familia. Las aleaciones de libre mecanizado contienen elementos de composición adicionales como Azufre, Selenio, Plomo, Cobre, Aluminio y Fósforo. Las aleaciones de libre mecanizado producen menos fricción y menos acumulación de material cuando están en contacto con la herramienta de mecanizado. Además, las virutas se rompen fácilmente durante el mecanizado.

El Acero Inoxidable Tipo 303 tiene una mecanizabilidad mejorada sobre el Tipo 304, que es un tipo no de libre mecanizado. Por otro lado, la soldabilidad del acero inoxidable Tipo 304 es mayor en comparación con el Tipo 303.

Resistencia a la Corrosión

Todos los tipos de acero inoxidable austenítico tienen excelente resistencia a la corrosión. Las diferencias en la composición química de las aleaciones causan las diferencias en la resistencia a la corrosión. El acero inoxidable Tipo 303 tiene una resistencia a la corrosión disminuida en comparación con el Tipo 304, debido a la adición de Azufre y fósforo.

El Tipo 303 resiste la corrosión de todas las fuentes atmosféricas, esterilizadores, químicos orgánicos y tintes. Resisten bien el ácido nítrico, moderadamente el ácido sulfúrico y pobremente el ácido halógeno. Para una resistencia óptima a la corrosión, todas las piezas hechas de Acero Inoxidable Tipo 303 deben limpiarse y pasivarse después del mecanizado para eliminar grasa, aceite, huellas dactilares y otras partículas extrañas como partículas de Hierro residuales del utillaje.

Aplicaciones

Debido a su mayor mecanizabilidad, usamos acero inoxidable Tipo 303 para hacer piezas que necesitan mecanizado pesado. Las aplicaciones más comunes del Tipo 303 son el mecanizado de tornillos, tuercas y pernos, accesorios de aeronaves, engranajes, bujes, componentes eléctricos, cuerpos de válvulas, ejes y válvulas.

El Tipo 304, siendo una de las aleaciones de acero inoxidable más populares, se usa para hacer electrodomésticos de cocina, equipos de procesamiento de alimentos o líquidos, materiales de construcción, equipos marinos, contenedores químicos, piezas automotrices, molduras arquitectónicas e intercambiadores de calor.

Debido a su alta resistencia a la corrosión y bajo contenido de carbono, el acero inoxidable Tipo 304 es un material de elección para equipos médicos. El Tipo 304 no reacciona químicamente con los tejidos corporales y soluciones esterilizantes. Puede soportar desgaste duro y repetitivo, usualmente asociado con uso médico.

La mecanizabilidad es una propiedad significativa de las aleaciones de acero. Sin embargo, en entornos altamente corrosivos y aplicaciones submarinas, la resistencia a la corrosión es la preocupación principal. El Tipo 316 tiene una de las mayores resistencias a la corrosión entre las aleaciones de acero inoxidable. El Tipo 316 es muy similar al Tipo 304, pero tiene una cantidad aumentada de molibdeno que proporciona alta resistencia a la corrosión. El Tipo 316 es una aleación de elección para implantes ortopédicos y válvulas cardíacas artificiales.

Conclusión

Hay una amplia variedad de aleaciones de acero inoxidable. Aunque la mayoría del material de acero inoxidable en el mundo es Tipo 304, tiene baja propiedad de mecanizabilidad. Muchas aplicaciones que ponen el foco en la mecanizabilidad de los materiales emplean acero inoxidable Tipo 303. El Tipo 303 también tiene propiedades deseables de no-agarre. El agarre es una forma de desgaste causada por adhesión entre superficies deslizantes. Esta propiedad hace que el desmontaje de piezas sea fácil.

El Tipo 303 es un material de elección para torneado en tornos de tipo suizo. La elección del material afecta la relación de mecanizabilidad a costo. En nuestra experiencia, el material más barato no siempre rinde un costo menor. Cubrimos este tema en el artículo del blog sobre "el costo real de la calidad". Los materiales que tienen baja mecanizabilidad requieren cambios frecuentes de herramienta, tienen mayor tiempo de inactividad y mal acabado superficial. Una regla general se aplica al mecanizado de acero inoxidable, a medida que la mecanizabilidad disminuye, los costos de mecanizado asociados aumentan.