“Diagramas de los aceros inoxidables” Presenta: Ing. Jesús Miguel Rangel Reyes

Principales elementos de aleación y su influencia CromoNíquelMolibdeno Formador de Ferrita y Carburo Formador de AustenitaFormador de Ferrita y Carburo Principal responsable de resistencia a la corrosión y de la formación de la película de oxido. Se añade a los grados con cromo para mejorar las propiedades mecánicas. Aumenta la resistencia eléctrica, la fatiga y aumenta la capacidad de ser soldado. Mejora la resistencia a temperaturas elevadas. Mejora la resistencia general a la corrosión por picadura en todos los medios.

DIAGRAMA Fe-Cr

 a) Las aleaciones hierro-cromo, con menos de 12% de cromo, transforman su estructura ferrítica a austenítica (fase gamma, γ) durante el calentamiento. Por enfriamiento rápido hasta la temperatura ambiente, conseguiremos transformar la Austenita en Martensita.  b) Las aleaciones de hierro con contenidos de cromo entre 12 y 13% forman a elevadas temperaturas estructuras bifásicas (α y γ) que enfriadas rápidamente a temperatura ambiente, presentarán una estructura formada por Ferrita y Martensita (aceros ferríticos-martensíticos).  “En las aleaciones hierro – cromo con contenidos de este último de 25 a 42 % y de 48 a 65 % a temperaturas comprendidas entre 600 y 900 °C, aparece una fase intermetálica llamada fase sigma (σ) que coexisten con la ferrita. Con contenidos de cromo de 42 a 48 % aproximadamente toda la ferrita puede transformarse en fase sigma (σ). Esta fase es muy dura, frágil y se puede disolver en la ferrita calentando por encima de los 900 °C. Al aumentar el contenido de carbono se amplía el límite del bucle gamma (γ) siendo un elemento favorecedor de la formación de esta fase”.

a) En el diagrama hierro-cromo, el bucle gamma se expande a la derecha al aumentar el contenido de carbono de la aleación. El carbono favorece la formación de fase gamma. b) Cabe Señalar que si el carbono alcanza 0.6% el límite del bucle gamma queda limitado para un cromo aproximado del 18%. Por lo tanto, con carbono superior al 0.4% ya no se amplía el bucle y el exceso de carbono queda en el acero formando distintos tipos de carburos de hierro y cromo que dependen de la temperatura, del contenido de carbono y de cromo. c) Las aleaciones hierro-cromo-carbono, con cromo superior a 27% son ferríticas. d) Se pueden conseguir aleaciones hierro-cromo-carbono de hasta aproximadamente 17% de cromo que sean martensíticas a temperatura ambiente”

Diagrama de fases Fe-Cr-Ni

Influencia del níquel. El níquel amplía el campo de estabilidad de la austenita y rebaja la temperatura a la que ocurre la transformación α- ɣ. La Figura 4 muestra el diagrama Fe-Cr-Ni, en la que se indica la formación a temperatura ambiente de las distintas estructuras según el contenido de hierro, cromo y níquel.  Fase sigma. Una de las razones para la formación de la fase sigma en los aceros inoxidables se debe a la presencia de ferrita cuando se mantiene durante largo tiempo a temperaturas comprendidas entre los 600 y 900 °C transformándose en un compuesto intermetálico de hierro y cromo. Esta fase se caracteriza fundamentalmente por su pérdida de ductilidad, resiliencia y sus características fundamentales son: Dureza superior y provoca grietas muy finas.  La fase sigma no solamente se forma en los aceros con alto contenido de cromo ya que puede darse en los aceros ferríticos con contenidos de cromo desde 14%. También puede formarse en los aceros austeníticos y austeno- ferríticos. Su influencia es notable en las características mecánicas, resistencia a la corrosión y las propiedades de la soldadura”.

Diagrama de Schaeffler

El diagrama de Schaeffler incorpora la influencia de distintos elementos de aleación en la formación de Ferrita y Austenita. Se definió así el concepto de Cromo equivalente y Níquel equivalente. El cromo equivalente incorpora los elementos alfagenos (formadores de Ferrita) y el níquel equivalente los elementos gammagenos (formadores de Austenita). Cada elemento va multiplicado por un factor que depende de su grado de influencia en la formación de Ferrita o Austenita respectivamente. Cromo equivalente: %Cr + %Mo + (1,5 x %Si) + (0,5 x %Nb) Níquel Equivalente: %Ni + (30 x %C) + (0,5 x %Mn). El diagrama de Schaeffler muestra la presencia de las fases Austenítica, Ferrítica y Martensítica propias de los aceros Inoxidables cuando son enfriados a las velocidades normales de soldadura. Además presenta las zonas de fragilización en Frío debido a la presencia de Martensita, la zona de Fragilidad en caliente originada por la presencia de Austenita, la zona de Fragilidad por presencia de fase Sigma y la zona de Crecimiento de grano Ferrítico”