El acero inoxidable ferrítico se refiere al acero inoxidable con ferrita cúbica centrada en el cuerpo como estructura de matriz a alta temperatura y temperatura normal. El acero inoxidable ferrítico tiene hierro y cromo como elementos principales, generalmente no contiene níquel y algunos contienen una pequeña cantidad de molibdeno, titanio o niobio y otros elementos. Tiene buena resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión y resistencia al agrietamiento por corrosión por cloruro. Además, el acero inoxidable ferrítico también tiene las características de gran conductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión, buena resistencia a la oxidación y excelente resistencia a la corrosión bajo tensión. Se utiliza principalmente para fabricar piezas resistentes a la corrosión atmosférica, al vapor de agua, al agua y a los ácidos oxidativos. Los grados representativos de acero inoxidable ferrítico son: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) según ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, según norma EN...etc.
El acero inoxidable ferrítico se puede dividir en bajo en cromo, medio en cromo y alto en cromo según el contenido de cromo. Según la pureza del acero, especialmente el contenido de impurezas de carbono y nitrógeno, se puede dividir en acero inoxidable ferrítico ordinario y acero inoxidable ferrítico ultrapuro. El acero inoxidable ferrítico ordinario tiene las desventajas de fragilidad a baja temperatura y temperatura ambiente, sensibilidad a las muescas, alta tendencia a la corrosión intergranular y mala soldabilidad. Aunque este tipo de acero se desarrolló antes, su aplicación industrial se ha visto muy restringida. Estas deficiencias del acero inoxidable ferrítico ordinario están relacionadas con la pureza del acero, especialmente el alto contenido de elementos intersticiales como el carbono y el nitrógeno en el acero. Siempre que el carbono y el nitrógeno en el acero sean lo suficientemente bajos, las deficiencias anteriores básicamente se pueden superar.
Comparado conacero inoxidable austenítico, el acero inoxidable ferrítico tiene mejor resistencia a la corrosión, resistencia al calor y procesabilidad. Dado que la fase de ferrita difícilmente puede disolver el carbono, la ferrita tiene las características de ser blanda y fácil de deformar. Al igual que el acero inoxidable martensítico, dado que la estructura reticular es una estructura cúbica centrada en el cuerpo, es paramagnética, por lo que el acero inoxidable ferrítico es magnético. El acero inoxidable austenítico no es magnético debido a su estructura cúbica centrada en las caras.
El precio del acero inoxidable ferrítico no sólo es relativamente bajo y estable, sino que también tiene muchas características y ventajas únicas. Se ha demostrado que el acero inoxidable ferrítico es un material alternativo muy excelente.
Acero inoxidable ferrítico ordinario
Estos aceros incluyen contenidos de cromo bajos, medios y altos. El acero inoxidable ferrítico con bajo contenido de cromo contiene aproximadamente entre un 11% y un 14% de cromo, como 00Cr12 y 0Cr13Al en China. Americano AISI 400, 405, 406MF-2. Este tipo de acero tiene buena tenacidad, plasticidad, deformación en frío y soldabilidad. Debido a que el acero contiene una cierta cantidad de cromo y aluminio, tiene buena resistencia a la oxidación y al óxido. 405 se puede utilizar como torre de refinación de petróleo, revestimiento de tanques, aspa de turbina de vapor, dispositivo resistente a la corrosión por azufre a alta temperatura, etc. 400 para electrodomésticos y oficina, etc. 409 se utiliza para dispositivos de sistemas de silenciador de escape de automóviles y tuberías de agua fría y caliente. etc. Acero inoxidable ferrítico de cromo medio, el contenido de cromo es del 14% al 19%, como 1Cr17 y 1Cr17Mo en China. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 en Estados Unidos. Este tipo de acero tiene mejor resistencia al óxido y a la corrosión. Su coeficiente de endurecimiento por trabajo es pequeño (n≈2) y tiene un buen rendimiento de embutición profunda, pero su ductilidad es pobre. El acero inoxidable ferrítico AISI 430 se utiliza para decoración arquitectónica, decoración de automóviles, equipos de cocina, quemadores de gas y piezas de equipos industriales de ácido nítrico, etc. AISI 434 se utiliza para la decoración exterior de automóviles y edificios. El 439 se utiliza como manguera para calentadores de agua a gas, tuberías de carbón y gas, etc. El acero inoxidable ferrítico con alto contenido de cromo contiene entre un 19% y un 30% de cromo, como Cr18Si2 y Cr25 en China, AISI 442, AISI 443 y AISI 446 en los Estados Unidos. Estados. Estos aceros tienen buena resistencia a la oxidación. AISI 442 se utiliza continuamente en la atmósfera, la temperatura límite superior es 1035°C y la temperatura máxima para uso continuo es 980°C. El acero inoxidable ferrítico AISI 446 tiene mejor resistencia a la oxidación.
Acero inoxidable ferrítico de alta pureza.l
Este tipo de acero contiene nitrógeno y carbono extremadamente bajos; alto contenido de cromo, molibdeno, titanio, niobio y otros elementos. Como el 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2 de China. Este tipo de acero tiene buenas propiedades mecánicas (especialmente tenacidad), soldabilidad, resistencia a la corrosión intergranular, resistencia a la corrosión por picaduras, resistencia a la corrosión por grietas y excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Por ejemplo, el acero inoxidable ferrítico 18-2 tiene buena resistencia a la corrosión en ácido nítrico, ácido acético, NaOH, la resistencia a la corrosión por picaduras en NaCl al 3 % y FeCl3 es equivalente o superior al acero inoxidable austenítico 18-8 y al acero 26CrMo en muchos medios. Resistencia a la corrosión , especialmente en ácidos orgánicos, ácidos oxidantes y álcalis fuertes. Tiene buena resistencia a la corrosión por picaduras en medio de cloruro fuerte. No se produce fisuración por corrosión bajo tensión en cloruro, sulfuro de hidrógeno, exceso de ácido sulfúrico y álcalis fuertes. 30Cr-2Mo tiene una mayor resistencia a la corrosión por picaduras y a la corrosión por grietas, al tiempo que mantiene la resistencia a la corrosión por tensión.
Resistencia a la corrosión del acero inoxidable ferrítico.
(1) Corrosión uniforme.
El cromo es el elemento más fácil de pasivar. En el entorno atmosférico, la aleación de hierro y cromo con un contenido de cromo superior al 12% puede autopasivarse. En el medio oxidante, el contenido de cromo se puede pasivar si es superior al 17%. En algunos medios corrosivos, se pueden agregar altos niveles de cromo y molibdeno, níquel, cobre y otros elementos para obtener una buena resistencia a la corrosión.
(2) Corrosión intergranular.
Los aceros inoxidables ferríticos, al igual que los aceros inoxidables austeníticos, sufren corrosión intergranular, pero el tratamiento de sensibilización y el tratamiento térmico para evitar esta corrosión son todo lo contrario. El acero inoxidable ferrítico es propenso a la corrosión intergranular por un enfriamiento rápido por encima de 925 °C, y el estado (estado sensibilizado) que es susceptible a la corrosión intergranular se puede eliminar después de un breve período de templado a 650-815 °C. La corrosión intergranular del acero ferrítico también es el resultado del agotamiento del cromo causado por la precipitación de carburos. Por tanto, reducir el contenido de carbono y nitrógeno en el acero y añadir elementos como titanio y niobio puede reducir la susceptibilidad a la corrosión intergranular.
(3) Corrosión por picaduras y grietas.
El cromo y el molibdeno son los elementos más eficaces para mejorar la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas del acero inoxidable. A medida que aumenta el contenido de cromo, también aumenta el contenido de cromo en la película de óxido y aumenta la estabilidad química de la película. El molibdeno se adsorbe en la superficie del metal activo en forma de MoO4, que inhibe la disolución del metal, promueve la repasivación y previene el daño de la película. Por lo tanto, el acero inoxidable ferrítico con alto contenido de cromo y molibdeno tiene una excelente resistencia a la corrosión por picaduras y grietas.
(4) Resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Debido a las características de la estructura organizativa, el acero inoxidable ferrítico es resistente a la corrosión en el medio donde el acero inoxidable austenítico produce agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Propiedades mecánicas del acero inoxidable ferrítico.
El acero inoxidable ferrítico no puede reforzarse mediante tratamiento térmico porque no hay cambio de fase. Generalmente, se utiliza después del recocido a 700-800°C. Debido al tamaño atómico similar del hierro y el cromo, el efecto de fortalecimiento de la solución sólida es pequeño, el límite elástico y la resistencia a la tracción del acero inoxidable ferrítico son ligeramente mayores que los del acero con bajo contenido de carbono y la ductilidad es menor que la del acero con bajo contenido de carbono. .
1) Fragilidad a temperatura ambiente del acero inoxidable ferrítico ordinario.
El acero inoxidable ferrítico común es sensible a las muescas y la temperatura de transición frágil está por encima de la temperatura ambiente, excepto en el acero inoxidable ferrítico con bajo contenido de cromo. Cuanto mayor sea el contenido de cromo, mayor será la fragilidad en frío. Esta fragilidad en frío está relacionada con los elementos intersticiales como el carbono y el nitrógeno en el acero, y el acero ferrítico ultrapuro tiene un contenido de carbono muy bajo en elementos intersticiales como el carbono y el nitrógeno, por lo que puede obtener buena tenacidad y la transición frágil. La temperatura se puede bajar por debajo de la temperatura ambiente.
2) Fragilización por altas temperaturas del acero inoxidable ferrítico ordinario.
El acero inoxidable ferrítico común se calienta por encima de 927 °C y luego se enfría rápidamente a temperatura ambiente; la plasticidad y tenacidad se reducen significativamente. Esta fragilización a alta temperatura está relacionada con la rápida precipitación de compuestos de carbono (nitruro) en los límites de los granos o dislocaciones a una temperatura de 427-927 °C. Reducir el contenido de carbono y nitrógeno del acero (mediante tecnología ultrapura) puede mejorar enormemente esta fragilidad. Además, cuando el acero ferrítico se calienta por encima de 927°C, la capacidad del grano se volverá más gruesa y el grano grueso deteriorará la plasticidad y tenacidad del acero.
3) Formación de la fase σ.
Según el diagrama de fases de hierro-cromo, cuando se mantiene a 500-800 °C, la aleación que contiene entre 40% y 50% de cromo formará una fase única σ, y la aleación que contiene menos del 20% o más del 70% de cromo formará una estructura de doble fase α+σ. La formación de la fase σ reducirá significativamente la ductilidad y tenacidad del acero. Por lo tanto, el acero inoxidable ferrítico no debe utilizarse durante mucho tiempo a 500-800 °C.
4) Fragilidad a 475°C.
El acero ferrítico con alto contenido de cromo (>15%) se volverá muy quebradizo cuando se mantenga a 400-500 °C. Este tipo de fragilización lleva menos tiempo que la precipitación de la fase σ. Por ejemplo, cuando el acero inoxidable ferrítico 0,080C-0,4Si-16,9Cr se mantiene a 450°C durante 4 horas, la tenacidad al impacto a temperatura ambiente casi cae a cero. El grado de fragilidad aumenta con el aumento del contenido de cromo, pero la tenacidad se puede recuperar después de un tratamiento por encima de 600 °C. La fragilización a 475°C es el resultado de la precipitación de la fase alfa rica en cromo. Dicho acero debe evitar calentarse cerca de 475°C.
Hora de publicación: 02-may-2023