Hendidura de acero inoxidable
El acero inoxidable se utiliza principalmente por su resistencia a la corrosión, pero su durabilidad y dureza lo convierten en un material extremadamente versátil. La dureza del acero inoxidable determina muchas de sus posibles aplicaciones.
Barras de acero inoxidable
Las aplicaciones del acero abarcan desde componentes industriales, piezas de automóviles y construcción de puentes hasta productos de consumo. Una forma de clasificar los tipos de acero inoxidable es por su composición y dureza.
En este artículo, aprenderá sobre la dureza del acero inoxidable y los factores que afectan la dureza del acero inoxidable, con un enfoque en mejorar la dureza.
¿Qué es la dureza?
Perforación avellanada en una muestra de acero
La dureza es la capacidad de un material para resistir cualquier tipo de deformación plástica localizada, rayado e indentación al ser sometido a una carga. En el caso del acero inoxidable, la dureza es una propiedad mecánica que afecta la resistencia al desgaste, la resistencia mecánica y la maquinabilidad del material.
La dureza del material se determina mediante una prueba de indentación, y la resistencia a la penetración se mide con una herramienta predefinida. La dureza se puede cuantificar mediante escalas de dureza.
La dureza del acero inoxidable varía significativamente según la composición de la aleación, el tratamiento térmico y los métodos de formación.
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¿Cómo se mide la dureza del acero?
Existen métodos estandarizados para evaluar la dureza del acero inoxidable. Estas pruebas miden la resistencia del acero inoxidable a la indentación causada por una herramienta de diamante o esférica.
Prueba de dureza Rockwell
medidor de dureza Rockwell
La prueba de dureza Rockwell utiliza una carga y una forma de herramienta específicas. Existen dos escalas de medición en Rockwell que se utilizan comúnmente para el acero inoxidable: Rockwell C o HRC y Rockwell B o HRB.
La diferencia entre HRB y HRC radica en la dureza del acero inoxidable. HRB es para aceros más blandos. grados de aleación de acero inoxidable, y HRC se utiliza principalmente para grados de acero inoxidable más duros, como el acero martensítico.
Las pruebas Rockwell utilizan una pequeña carga para asentar el penetrador y luego una carga mayor para introducirlo en el acero inoxidable. Utilizando grados martensíticos como el 420, por ejemplo, se alcanzaría un valor HRC de 50 o superior, mientras que el acero inoxidable 304 se encuentra en el rango Rockwell B de 70 a 90.
Prueba de dureza Brinell
Ensayo de dureza Brinell
La prueba de dureza Brinell mide el diámetro de una indentación. La herramienta utilizada es una bola de indentación redonda de acero endurecido; los probadores modernos utilizan bolas de carburo de tungsteno. La prueba de dureza Brinell es ideal para aceros inoxidables más blandos.
La escala Brinell utiliza valores HB; por ejemplo, un acero inoxidable austenítico puede tener un valor HB entre 150 y 200 HB. No es ideal para materiales duros, pero puede utilizarse para materiales blandos y en una mayor variedad de materiales.
Prueba de dureza Vickers
prueba de Vickers
La prueba Vickers utiliza un indentador de diamante con forma de pirámide para crear una hendidura bajo una carga controlada. La prueba de dureza Vickers utiliza unidades Vickers (HV). La prueba de dureza Vickers es adecuada tanto para aceros inoxidables blandos como duros.
Se puede utilizar en acero inoxidable endurecido y proporciona mediciones precisas. Por ejemplo, se puede utilizar en aceros inoxidables endurecidos por precipitación con un valor superior a 300 HV, lo que refleja una alta resistencia.
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Factores que afectan la dureza del acero inoxidable
La dureza del acero inoxidable se ve afectada por muchos factores, desde su composición hasta el tratamiento térmico y los métodos de posprocesamiento.
Composición
La composición química es el principal factor diferenciador que afecta la dureza del acero inoxidable. El acero inoxidable está compuesto de hierro y carbono, con elementos de aleación secundarios como cromo, níquel y molibdeno.
El cromo varía entre 10.5% y 30% y se agrega principalmente por sus propiedades resistentes a la corrosión y forma una capa de óxido que ofrece protección al acero inoxidable.
El níquel se encuentra comúnmente en los grados 304 y 316 y se utiliza para mejorar la ductilidad. El factor más importante en la dureza del acero inoxidable es la cantidad de carbono presente en la aleación.
Estructura de grano
Estructura del grano de las aleaciones metálicas
La microestructura del acero inoxidable cambia debido a los elementos de aleación y al procesamiento del acero.
- Acero inoxidable austenitico: Los grados de acero inoxidable 304 y 316 tienen una estructura cúbica centrada en la cara (FCC). Ofrecen una excelente resistencia a la corrosión Pero presentan menor dureza debido a su ductilidad. Estos aceros inoxidables FCC no pueden templarse mediante tratamiento térmico, pero sí pueden someterse a endurecimiento por acritud.
- Acero inoxidable martensítico: Los grados como el 410 y el 420 tienen una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esto significa que el acero inoxidable martensítico puede endurecerse mediante tratamientos térmicos como el temple y el revenido.
- Acero endurecido por precipitación: Estas aleaciones alcanzan alta resistencia y dureza a través de endurecimiento por precipitaciónEl método introduce precipitados después del tratamiento térmico.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico es un proceso que modifica la dureza del acero inoxidable. Para aceros martensíticos y grados endurecidos por precipitación, es el método predilecto para mejorar la dureza.
En el tratamiento térmico, el proceso de temple implica el enfriamiento rápido del acero inoxidable desde una temperatura elevada para fijar o bloquear la estructura endurecida en la red. El revenido del acero inoxidable reduce la fragilidad a la vez que conserva su dureza.
Los grados austeníticos como 304 y 316, que son comunes en Mecanizado CNC de acero inoxidable, no son endurecibles mediante tratamiento térmico, sino que se refuerzan mediante endurecimiento por trabajo.
Proceso de formación
Los procesos de conformado son procesos mecánicos que moldean el acero inoxidable para obtener el componente deseado. La deformación mecánica también puede fortalecer y endurecer el acero.
Trabajo en frío
Los procesos de trabajo en frío son el laminado, estirado o doblado (comunes en la fabricación de láminas de acero inoxidable) a temperatura ambiente, lo que puede endurecer grados de acero inoxidable austenítico como 304 y 316.
Trabajo en caliente
El trabajo en caliente realizado a altas temperaturas tiene muchos beneficios, algunos de los cuales son la reducción de la dureza al permitir la recristalización y el alivio de tensiones en la microestructura del acero inoxidable.
Forja
La forja moldea el acero inoxidable bajo altas presiones y cargas. La forja de aceros inoxidables martensíticos y su posterior tratamiento térmico pueden mejorar la dureza, mientras que en el caso de los aceros austeníticos, solo proporciona un endurecimiento por deformación moderado.
Tipos de acero inoxidable y su dureza: usos, propiedades y comparación.
Los diferentes tipos de acero inoxidable varían en su dureza debido a la conformación, la composición, la microestructura y las propiedades mecánicas. propiedades del acero inoxidableLos aceros inoxidables más comunes muestran una variación simple en la composición química, pero esto cambia su aplicación principal.
Acero inoxidable 304: Propiedades y dureza
El acero inoxidable 304 de la serie 300 contiene un 18 % de cromo y un 8 % de níquel. También se le conoce como Acero inoxidable 18-8 Es conocido por su excelente resistencia a la corrosión y maquinabilidad. Presenta una dureza relativamente baja en comparación con otros aceros inoxidables.
La dureza del acero inoxidable 304 oscila entre 70 y 90 Rockwell B o entre 150 y 200 en la escala Brinell. Se utiliza ampliamente en equipos químicos y de procesamiento de alimentos debido a su resistencia a la corrosión.
Acero inoxidable 316: mayor resistencia a la corrosión y dureza
Propiedades de las piezas de acero inoxidable 316L
El acero inoxidable 316 es otro grado austenítico de la serie 300 que contiene entre 2 y 3 % de molibdeno para brindar resistencia a la corrosión, específicamente para entornos marinos y de cloruro.
El 316 tiene un rango de 70 a 90 en la escala Rockwell B. Se utiliza principalmente en embarcaciones, entornos marinos y dispositivos médicos. También se le conoce como... acero quirúrgico por su uso en instrumentos quirúrgicos.
Acero inoxidable 420: aplicaciones de alta dureza
El acero inoxidable martensítico 420 tiene un mayor contenido de carbono, lo que le confiere una mayor dureza a través del tratamiento térmico. El 420 puede alcanzar una dureza de 50 a 55 en la escala Rockwell C.
Su mayor dureza se traduce en una mayor resistencia al desgaste y en aplicaciones en instrumental quirúrgico y válvulas. Sin embargo, su resistencia a la corrosión es mucho menor que la de los aceros inoxidables 316 y 304.
Acero inoxidable 410: equilibrio entre dureza y tenacidad
El acero inoxidable 410 es también un acero inoxidable martensítico con un menor contenido de carbono que el 420 y una dureza moderada. Su dureza se sitúa entre 30 y 40 tras el tratamiento térmico en la escala HRC. Ofrece un equilibrio entre resistencia a la corrosión y propiedades de endurecimiento.
¿Qué es mejor, acero quirúrgico o acero inoxidable?
Esta podría ser la pregunta tras analizar las propiedades y capacidades de los dos tipos de acero. Ninguno es mejor; la única diferencia radica en su idoneidad para aplicaciones específicas. Esta es nuestra opinión, respaldada por años de experiencia en el manejo de más de 100 materiales.
El acero quirúrgico y el acero inoxidable son versátiles, resistentes a la corrosión y duraderos. Estas son solo algunas similitudes, pero los materiales también presentan diferencias que ayudan a determinar qué tipo usar.
Las diferencias radican en la composición específica de las aleaciones, que son las que confieren a los materiales sus propiedades y características.
Dureza del acero inoxidable frente a la dureza del acero quirúrgico
Tanto el acero quirúrgico como el acero inoxidable ofrecen gran durabilidad y resistencia a la corrosión, pero su dureza puede variar según el grado y la composición específicos. El acero quirúrgico es un tipo de acero inoxidable diseñado para aplicaciones médicas, industriales e higiénicas, y suele contener elementos adicionales que mejoran su resistencia, su resistencia a la oxidación y su acabado superficial. El acero inoxidable estándar, por otro lado, está disponible en muchos grados y se utiliza en la construcción, utensilios de cocina y la industria manufacturera; algunos grados son más blandos o más duros que el acero quirúrgico.
Dado que ambos materiales se fabrican con fines diferentes, ninguno es universalmente más duro que el otro, y el rendimiento general depende de la calidad de la aleación, el tratamiento térmico y la aplicación prevista.
Mejorando la dureza del acero inoxidable
Los fabricantes de metales utilizan varios métodos para mejorar la dureza del acero inoxidable.
- Tratamiento térmico: Para grados martensíticos como 410 y 420, el temple y revenido pueden mejorar significativamente la dureza para formar una estructura martensítica dura, mientras que el revenido reduce la fragilidad.
- Endurecimiento de trabajo: Los grados austeníticos trabajados en frío aumentan su dureza y resistencia a la tracción.
- Precipitación: Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación forman precipitados después del tratamiento térmico para mejorar la resistencia y la dureza sin sacrificar la resistencia a la corrosión.
- Aleación: Aumentar el contenido de carbono del acero inoxidable puede hacerlo inmediatamente más duro y más resistente al desgaste. Cacero al carbono y aceros inoxidables Tienen resistencias drásticamente diferentes. El uso de molibdeno también puede lograr el mismo efecto.
Conclusión
La dureza del acero inoxidable es una de las propiedades más importantes que determinan su aplicación e idoneidad. Comprender los factores que la afectan, como la composición química, la estructura del grano, el tratamiento térmico y el conformado, puede ayudarle a elegir el grado de acero inoxidable adecuado.
Técnicas como el tratamiento térmico pueden mejorar la dureza del acero inoxidable; sin embargo, hay que tener cuidado con la microestructura y los elementos de aleación del acero inoxidable, ya que algunos métodos de tratamiento térmico no funcionan en ciertos grados de acero inoxidable.
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Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la dureza del acero inoxidable 304?
La dureza del acero inoxidable 304 es de 70 a 90 en la escala Rockwell B. El rango se debe a los métodos de endurecimiento por trabajo que pueden introducir variaciones en la dureza.
¿Qué es más duro, el acero inoxidable 304 o 316?
Tanto el 304 como el 316 tienen una dureza similar de 70 a 90 HRB. Sin embargo, en general, el acero inoxidable 304 es más duro.
¿El acero inoxidable 304 es duro o blando?
El acero inoxidable 304 es un acero blando con bajo contenido de carbono y mide entre 70 y 90 en la HRB.
¿Cómo se endurece el acero inoxidable?
El acero inoxidable se puede endurecer mediante métodos como el tratamiento térmico, el endurecimiento por acritud o el endurecimiento por precipitación. El método depende en gran medida de la microestructura del acero inoxidable.