Capitulo 5 Aceros Inoxidables

5. ACEROS INOXIDABLES
Hay una gran variedad de aceros inoxidables, pero todos
tienen como característica común el tener más de un
11,5% de Cromo, (Cr). Los aceros inoxidables se usan
por su resistencia a la corrosión, su resistencia a la
oxidación y su aspecto agradable.
Hay 5 grupos de aceros inoxidables, trataremos sólo los tres
primeros:
1. Ferríticos : 12 a 30 % Cr y bajo C.
2.-Martensíticos: 12 a 17 % Cr, 0.1 a 1 % C.
3.- Austeníticos : 17 a 25 % Cr y 8 a 20 % Ni.
4. Aleaciones Duplex : 23 a 30 % Cr, 2.5 a 7 % Ni,
adiciones de Ti y Mo.
5.- Aleaciones endurecibles por precipitación, pueden
tener base austenita o martensita, con adiciones de Cu,
Ti, Al, Mo, Nb ó N.

5.1 Diagrama de fases
5.1.1Diagrama Fe-Cr
• La Metalurgia Física de los aceros inoxidables se puede
analizar mejor apartir de los diagramas de fases
binarios: Fe-Ni, Fe-Cr, Cr-Ni y del diagrama ternario: FeCr-Ni.
• El Cr estabiliza la ferrita y expande su campo,
reduciendo el campo de austenita (FCC) a un pequeño
loop, ver Figura 5.1-1.
• Por otra parte la adición de C ó N, los que son
estabilizadores de la austenita, expanden el loop de ésta
y, por consiguiente, aumentan fuertemente la solubilidad
del Cr en laaustenita, Figura 5.1-2, 5.1-3 y 5.1-4.
•
Los diversos tipos de carburos que precipitan se
denominan:
• kc = (Cr,Fe)3 C
• k1 = (Cr,Fe)23 C6
• k2 = (Cr,Fe)7 C3

Figura 5.1-1.
Diagrama de
fases Fe-Cr.

Temp ºC
1900

1700
1500

1300

1100



900
700


+

500

+´
+´

300
0

20

40
60
80
% atómico de Cromo

100

Diagramas Fe – Cr - C

Temp ºC

Figura 5.1-4.
Variación del
loop de la
austenitacon
el porcentaje
de C: 0,20%C.

Temp ºC
1600
L
1500
L+
1400
1300


+



1200

1600
L
1500
L+
1400

L++K 1

L++
1300
+



1200

+K1
1100

++Kc
+
++K2
+K1

1000

++K 1

900

1100

800

+K1

1000

+K2

700

900

0

++K1

+Kc
+Kc+K2
+K1+K 2
10

20
% en Peso de Cromo

30

Temp ºC

800

1600
L

700

1500

0

10

20
% en Peso de Cromo

L+

30
1400

L++

L++K1

1300
+
1200

+K1

1100

Figura 5.1-2.
Variación del loop
de la austenita con
el porcentaje de C:
0,05%C.

++Kc
+
++K2
+K1

1000

++K 1

900
800
+K2

700
0

+Kc
+K2+Kc
+K1+K 2
10

20
% en Peso de Cromo

30

Figura 5.1-3.
Variación del loop
de la austenita
con el porcentaje
de C: 0,10%C.

Diagramas Fe – Cr - C
• Se debe notar que en estos diagramas de fases Fe-Cr-C, hay
regiones de tresfases, por ejemplo:  +  + k1, esto es posible
dado que el diagrama es ternario, así aplicando la regla de las
fases de Gibbs tenemos:
•
•

L = C + 1 -  , para C = 3 se tiene: L = 4 -
Por lo tanto, las tres fases pueden coexistir a diferentes
temperaturas, en contraste con los diagramas binarios en los cuales
tres fases distintas pueden coexistir, pero a una temperatura fija.

El diagrama de fasesde la Figura 5.1-1, presenta en su región
inferior una zona donde se pueden distinguir tres nuevas fases,
estas son ,  y `.
• La fase , FeCr, posee una estructura tetragonal con 30 átomos por
celda unitaria, esta fase se forma muy lentamente entre los 800ºC y
los 600ºC, tiene un rango de composición entre 46 y 53% de Cr.
Además, a temperaturas por debajo de los 520ºC las fase  se
descomponeen  + ´, mediante una transformación eutectoide
bastante lenta.
•

5.1.2 Diagrama Fe-Ni
• A temperaturas superiores a 450 °C este diagrama, ver Figura 5.1-5,
está hoy generalmente aceptado, pero a temperaturas menores tiene
muchos datos discutibles. La solubilidad máxima del Ni en Fe()
alcanza un máximo entre 450 y 550 °C, Figuras 5.1-5 (a) y (b). Es
importante destacar el hecho que el Niextiende el campo de la fase
austenítica, así por ejemplo a 30% Ni el campo de austenita va de 500 a
1450 °C.
• Cuando se enfría este acero desde el campo austenítico, la
transformación    es muy lenta, por lo tanto, se puede obtener
austenita con un alto grado de sobreenfriamiento lo que proporciona
la fuerza impulsora para la transformación martensítica.
•
La temperatura Ms baja fuertemente...