ACEROS INOXIDABLES ENDURECIBLES POR PRECIPITACIN

I. INTRODUCCION:

Este tipo de aceros inoxidables se desarroll a escala industrial despus de la Segunda Guerra Mundial, como una alternativa para elevar las caractersticas de resistencia mecnica mediante tratamientos trmicos de envejecimiento. Estos aceros se denominan endurecibles por precipitacin o PH (precipitation hardening) y ofrecen una alternativa a los aceros inoxidables austenticos cuando se desee asociar elevadas caractersticas mecnicas y de maquinabilidad.Los aceros inoxidables endurecibles por precipitacin son aleaciones hierro-cromo-nquel que se caracterizan por la resistencia mecnica obtenida a partir del endurecimiento por tratamiento trmico de envejecimiento. Estos grados se pueden clasificar en funcin de su estructura en estado de recocido y del comportamiento resultante tras el tratamiento de envejecimiento, como austenticos, semi-austenticos o martensticos.Los aceros endurecibles por precipitacin estn patentados y frecuentemente se les designa con las siglas de la empresa productora.

Fig.1.Herramientas hechas con acero inoxidable endurecidas por precipitacin.

II. CONCEPTO:Son aceros inoxidables del Cr Ni que contienen adicionalmente otros elementos de aleacin como el Cu y Al que favorecen la precipitacin de fases secundarias y elevan significativamente la dureza y resistencia mecnica del material cuando es sometido a un tratamiento trmico de envejecimiento. Estosmateriales ofrecen una alternativa para obtener una buena resistencia mecnica por medio de un tratamiento trmico a menor temperatura que puede ser aplicado incluso despus de la fabricacin de la pieza o elemento mecnico.Las propiedades mecnicas (resistencia y dureza) que se pueden alcanzar con estas aleaciones son superiores inclusive a las obtenidas por los aceros inoxidables martensticos (aprox. 1480 Mpa). Asimismo, debido a que el contenido de Cr es mayor que en estos ltimos la resistencia a la corrosin resulta tambin ser superior. Los aceros inoxidables endurecibles por precipitacin pueden ser del tipo martenstico, semi-austenticos y austenticos.La Tabla 3 presenta algunos tipos de aceros inoxidables endurecibles por precipitacin.Este tipo se desarroll como una alternativa para elevar las caractersticas de resistencia mecnica mediante tratamientos trmicos de envejecimiento y ofrecen una alternativa a los aceros inoxidables austenticos cuando se desee asociar elevadas caractersticas mecnicas y de maquinabilidad

17-4 PH, 15-5 PH:Estos son martensticos en estado recocido y contienen niobio y cobre. Desarrollan su alta resistencia mecnica y dureza a travs de tratamiento trmico que precipita el cobre.

17-7 PH, PH 15-7 MO:Son austenticos en estado recocido, pero martensticos en condicin endurecida.La composicin del 17-7 PH incluye cromo, nquel y aluminio; el 15-7 MO incluye, adems, molibdeno.

III. TIPOS DE ACERO INOXIDABLE POR PRECIPITACION:

IV. NPRICIPALES APLICACIONES:

Servicios de alta temperatura como intercambiadores de calor y tubos Sobrecalentamiento de calderas a vapor. Componentes aeroespaciales y marinos. Tanques de combustible. Partes de bombas. Ejes y pernos. Sierras, cuchillos y juntas tipo fuelle flexible.

Fig.2.Clase V (endurecido por precipitacin). Dados de 6 picos de arrastre de 3/8 de acero 17-4PH.

La Figura 3 muestra el diagrama de equilibrio estable Cr-Fe, su anlisis presenta una forma adecuada de revisar los conceptos bsicos detrs de los diferentes tipos de aceros inoxidables: ferrticos, martensticos, austenticos, dplex y endurecibles por precipitacin.

Del anlisis del diagrama Cr-Fe se deduce lo siguiente:a) Las aleaciones hierro-cromo, con menos de 12% de cromo, transforman su estructura ferrtica a austentica (fase gamma, ) durante el calentamiento. Por enfriamiento rpido hasta la temperatura ambiente, conseguiremos transformar la Austenita en Martensita (aceros inoxidables martensticos).b) Las aleaciones de hierro con contenidos de cromo entre 12 y 13% forman a elevadas temperaturas estructuras bifsicas ( y ) que enfriadas rpidamente a temperatura ambiente, presentarn una estructura formada por Ferrita y Martensita (aceros ferrticos-martensticos).c) En las aleaciones hierro cromo con contenidos de este ltimo de 25 a 42 % y de 48 a 65 % a temperaturas comprendidas entre 600 y 900 C, aparece una fase intermetlicas llamada fase sigma () que coexisten con la ferrita. Con contenidos de cromo de 42 a 48 % aproximadamente toda la ferrita puede transformarse en fase sigma (). Esta fase es muy dura, frgil y se puede disolver en la ferrita calentando por encima de los 900 C. Al aumentar el contenido de carbono se ampla el lmite del bucle gamma () siendo un elemento favorecedor de la formacin de esta fase.d) Las aleaciones hierro-cromo con ms de 13% de Cr, mantienen su estructura ferrtica, desde temperatura ambiente hasta el punto de fusin. Durante el calentamiento, dicha estructura no atraviesa el campo austentico (fase gamma), luego no puede austenizarse y posteriormente templarse para formar Martensita. Estos corresponden a los denominados aceros inoxidables ferrticos. Es importante limitar el contenido de carbono para prevenir que el campo gamma se expanda y prevenir la formacin de Martensita. En la figura 6 se puede ver esto.

V. MICROESTRUCTURA DE ALGUNOS ACEROS INOXIDABLES POR PRECIPITACION:

Contiene elementos que forman finos precipitados cuando son sometidos a tratamientos trmicos y generalmente, la fase martensita es la que les confiere una elevada resistencia mecnica. Su microestructura consta de ferrita y martensita dependiendo de la composicin qumica.

Fig.3.Microestructura de un acero inoxidable endurecible por precipitacin mostrando una matriz austentica con martensita y ferrita

VI. NOMENCLATURA: