Los inoxidables austeníticos, ferríticos y martensíticos son tres familias metalúrgicas principales. Sus microestructuras características y su respuesta al tratamiento térmico ayudan a explicar el magnetismo, el endurecimiento, la conformabilidad y la tenacidad. La composición y las propiedades exigibles dependen del grado concreto, del producto y de su condición de suministro.
Comparación rápida
| Característica | Austenítico | Ferrítico | Martensítico |
|---|---|---|---|
| Ejemplos habituales | 304, 316 | 430 | 410, 420, 431 |
| Estructura a temperatura ambiente | Austenita FCC | Ferrita BCC | Martensita BCT después del endurecimiento |
| Magnetismo | Bajo en estado plenamente recocido; puede aumentar tras deformación en frío o soldadura | Ferromagnético | Ferromagnético |
| Endurecimiento convencional por temple | No se emplea; ciertos grados aumentan mucho su resistencia por trabajo en frío | No se emplea | Sí, con ciclo de endurecimiento y revenido definido para el grado |
| Punto fuerte típico | Corrosión, conformado, soldabilidad y tenacidad | Resistencia a la corrosión basada en Cr, respuesta magnética y menor dependencia de Ni en muchos grados | Dureza, desgaste y alta resistencia obtenible por tratamiento térmico |
| Fabricación | Alta ductilidad y amplia capacidad de conformado y soldadura | Buena conformabilidad de chapa; límites según grado y espesor | A menudo se mecaniza o conforma antes del endurecimiento final |
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La microestructura explica la diferencia
El inoxidable austenítico conserva una estructura cúbica centrada en las caras (FCC). El níquel, el manganeso y el nitrógeno pueden estabilizar la austenita. 304 y 316 son ejemplos muy extendidos.
El ferrítico presenta estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) y suele utilizar el cromo como elemento de aleación principal. Muchos grados contienen poco níquel. El 430 es un ejemplo conocido.
Los martensíticos se formulan para responder al tratamiento térmico. Tras el endurecimiento predomina una estructura martensítica BCT y el contenido de carbono influye mucho en la dureza alcanzable.
Los grados martensíticos pueden suministrarse recocidos para facilitar mecanizado o conformado. La familia describe también su respuesta metalúrgica; el estado real de entrega debe comprobarse por separado.
FCC, BCC y BCT son descripciones simplificadas de redes características; las fases presentes y la distorsión de la red dependen de composición y proceso.
Tratamiento térmico
Los austeníticos no se endurecen en masa mediante el ciclo convencional de temple y revenido. El trabajo en frío puede elevar su resistencia y el recocido de solución permite recuperar una condición austenítica más blanda cuando corresponde al material y al proceso.
Los ferríticos tampoco se endurecen mediante temple y revenido convencional. El recocido se utiliza para controlar o restaurar la condición tras determinadas operaciones.
En los martensíticos, el tratamiento térmico forma parte del diseño de propiedades. El endurecimiento aumenta resistencia y dureza; el revenido ajusta el equilibrio con ductilidad y tenacidad. La condición térmica debe aparecer en la especificación.
Magnetismo
Ferríticos y martensíticos son ferromagnéticos. Los austeníticos plenamente recocidos suelen mostrar una permeabilidad magnética baja. El conformado en frío puede generar martensita inducida por deformación en algunos austeníticos y la soldadura puede introducir ferrita local.
Un imán sirve como indicación de familia cuando ya se conoce el conjunto de materiales posible. La identificación de un grado exige trazabilidad o ensayos apropiados. Consulta la explicación del magnetismo del inoxidable .
La resistencia a la corrosión depende del grado y del ambiente
Las tres familias forman una película pasiva rica en cromo, aunque el comportamiento frente a la corrosión varía mucho dentro de cada una.
La familia austenítica incluye 304, 316 y composiciones mucho más aleadas. Entre los ferríticos también existen diferencias amplias; algunos grados estabilizados se acercan a austeníticos comunes en determinados ambientes. Los martensíticos suelen entrar en servicio cuando dureza o resistencia mecánica tienen mucho peso, y su corrosión depende de composición, tratamiento, superficie y exposición.
Cloruros, temperatura, rendijas, depósitos, agentes de limpieza y acabado superficial deben evaluarse con datos del grado real.
En condiciones comparables, el molibdeno mejora la resistencia del 316 frente a picaduras por cloruros respecto al 304; véase 304 frente a 316 .
Conformado y soldadura
Los austeníticos ofrecen alta ductilidad y una amplia ventana de conformado. Su endurecimiento por deformación exige considerar secuencia, radios y herramientas. La soldabilidad suele ser buena con procedimiento, consumible y tratamiento superficial adecuados. Seleccione el aporte térmico, el diseño de la unión, el consumible y el tratamiento superficial posterior según el grado y las condiciones de servicio.
Los ferríticos pueden funcionar bien en embutición; ciertos grados presentan menor capacidad de estirado y la soldadura de secciones más gruesas requiere controlar crecimiento de grano y tenacidad. Los grados estabilizados modernos deben evaluarse con sus datos específicos.
Los martensíticos suelen mecanizarse o conformarse antes del endurecimiento final. La soldadura exige un control más estricto de carbono, templabilidad, espesor y ciclo térmico. Estos factores influyen en el riesgo de agrietamiento y las propiedades finales. Según el grado y la aplicación, un procedimiento cualificado puede requerir precalentamiento, aporte térmico controlado o tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Tenacidad y temperatura
Los austeníticos mantienen muy buena tenacidad a baja temperatura, lo que permite su uso criogénico cuando el grado y la norma de diseño lo admiten. Ferríticos y martensíticos pueden presentar transición dúctil-frágil, por lo que una aplicación fría necesita verificación explícita.
A alta temperatura deben comprobarse por separado oxidación, fluencia, expansión térmica y resistencia retenida.
Los ferríticos suelen tener menor expansión térmica que los austeníticos comunes. La diferencia importa en ciclos térmicos, aunque el coeficiente y la temperatura admisible deben comprobarse para el grado concreto.
Pasar de familia a especificación
Como ejemplos, los austeníticos se emplean en equipos alimentarios y depósitos; los ferríticos, en electrodomésticos y escapes de automóviles; y los martensíticos, en cuchillas, ejes y ciertos componentes de turbinas. Cada uso exige verificar grado, estado y diseño.
Para chapa general con conformado y soldadura exigentes suele estudiarse primero la familia austenítica. Una necesidad de respuesta magnética y menor dependencia de níquel puede llevar a ferríticos. Dureza, desgaste o resistencia obtenida por temple orientan hacia martensíticos.
La orden final debe indicar norma y edición, grado exacto, forma de producto, dimensiones, condición de suministro o tratamiento térmico, acabado y requisitos especiales de fabricación o ensayo. ASTM A240/A240M-26 es una especificación vigente para placa, chapa y fleje inoxidables dentro de su alcance.
| Necesidad principal | Familia a considerar inicialmente | Comprobaciones posteriores |
|---|---|---|
| Chapa de uso general con altas exigencias de conformado y soldadura | Austenítica | Ambiente corrosivo, grado, acabado, resistencia y proceso de fabricación |
| Chapa magnética con resistencia a la corrosión basada en cromo y menor dependencia del níquel | Ferrítica | Corrosión del grado, modo de conformado, soldabilidad y tenacidad |
| Alta dureza, resistencia al desgaste o resistencia obtenida por tratamiento térmico | Martensítica | Estado de temple/revenido, tenacidad, exposición corrosiva y método de unión |
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