Soldabilidad, propiedades y análisis microestructural de los tipos más relevantes de aceros inoxidables utilizados en la industria.

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Aceros inoxidables austeníticos

Los aceros inoxidables austeníticos constituyen la familia con el mayor número de aleaciones disponibles, integra las series 200 y 300 AISI. Los Austeníticos se obtienen adicionando elementos formadores de austenita, tales como níquel, manganeso y nitrógeno. El contenido de cromo generalmente varía del 16 al 26% y su contenido de carbono es del rango de 0.03 al 0.08%.

Aceros inoxidables ferríticos

Se caracterizan por su estructura ferritica a cualquier temperatura por consiguiente no hay transformaciones de la ferrita en austenita en el calentamiento ni transformación martensitica en el enfriamiento. Por esta razón no hay posibilidad de regeneración del grano y la recristalización solo es posible mediante una deformación plástica en frio, previo recocido o mediante una deformación en caliente. En estos aceros cuando el contenido de cromo aumenta la resiliencia disminuye.

Se identifican por tener una composición de hasta un 11% a 30% de Cr y carbono máximo de 0.12%.

Aceros inoxidables Martensíticos

Los aceros inoxidables martensíticos son esencialmente aleaciones Fe-Cr que contienen entre 12 y 17 por ciento de Cr y tienen suficiente carbono (0.15 a 1.0% C) para que se pueda producir mediante el templado una estructura martensítica a partir de la región de la fase austenítica. Estas aleaciones se denominan martensíticas porque son capaces de desarrollar una estructura de ese tipo después de un tratamiento térmico de austenitizado y templado.Debido a que la composición de los aceros inoxidables martensíticos se ajusta para optimizar su solidez y dureza, la resistencia a la corrosión de estos aceros es relativamente mala en comparación con los de tipo ferrítico y austenítico.

Aceros inoxidables Dúplex

Son aleaciones cromo-níquel-molibdeno, sus características son las siguientes: Son magnéticos, no pueden ser endurecidos por tratamientos térmicos, buena soldabilidad, a estructura dúplex mejora la resistencia a la corrosión de fractura bajo tensión en ambientes con iones de cloruro. Los dúplex tienen un contenido de cromo de entre 18 y 26% y de níquel de 4.5 a 6.5%. La adición de elementos de nitrógeno, molibdeno, cobre, silicio y tungsteno imparten ciertas características de resistencia a la corrosión.

Soldabilidad en Austeníticos

Serie AISI 300 Los AI de las series 200 y 300 presentan una microestructura austenítica, lo que les hace extremadamente dúctiles y tenaces, incluso después de la soldadura, por ello no requieren de ningún otro tipo de tratamiento posterior a la misma, especialmente si se van a utilizar en ambientes normales, que no son excesivamente corrosivos; ahora bien, si se van a utilizar en ambientes muy agresivos es conveniente recocer la estructura soldada. En este tipo de aceros la conductividad térmica es menor, –del 40 al 50 por ciento, a la de los aceros al carbono– consecuentemente los aceros inoxidables disipan el calor más lentamente que los aceros ordinarios y, por tanto, tardan más en enfriar. Este fenómeno debe tenerse en cuenta cuando se sueldan espesores finos, pues al ser menor la conductividad aumenta el peligro de perforar la lámina. El mayor inconveniente que presenta la soldadura de los AI austeníticos es la precipitación de carburos como consecuencia de las altas temperaturas que pueden producirse en las zonas cercanas al cordón, por lo que el material se fragiliza y queda sensibilizado a la corrosión intergranular. Para evitar esta precipitación hay que soldar las piezas sin precalentamiento y con el menor aporte de calor posible. Otra posibilidad es emplear aceros austeníticos con porcentaje de carbono menor a 0.03 por ciento o aceros inoxidables austeníticos estabilizados con titanio, niobio o tantalio. Los AI al cromo-níquel, de las series 200-300, tienen un coeficiente de dilatación1 de 50 a 60 por ciento mayor que el de los aceros al carbono; en este sentido, requieren una mayor consideración en el control de las dilataciones.

Soldabilidad en Ferríticos

Los aceros inoxidables ferríticos presentan, en general, peor soldabilidad que los grados austeníticos, aunque mejor que los martensíticos. La exposición a altas temperaturas de las estructuras ferríticas, como consecuencia del aporte de calor ligado al proceso de soldadura así como también en las zonas afectadas térmicamente próximas al cordón, tiene como consecuencia una reducción en las características de ductilidad del metal, aumentando su fragilidad.

Para prevenir la precipitación de compuestos de carburos de cromo en los límites de grano, que tan negativamente afectan a la resistencia a la corrosión de los aceros, es necesario someterlos a un proceso de temple por disolución, que en el caso de los aceros inoxidable ferríticos se hace hasta los 790 ºC.

Por tanto, en las soldaduras de los aceros inoxidables ferríticos hay una mayor necesidad de realizar tratamientos térmicos previos y posteriores a la soldadura. Con ellos se consigue aliviar el estado de tensiones residuales, con lo que se mejora la resistencia tanto mecánica como a la corrosión del cordón de soldadura y de las zonas afectadas térmicamente. Estos tratamientos se hacen más necesario, si cabe, cuando aumentan los espesores de las piezas a soldar.

La soldadura en estos tipos de aceros ferríticos, puede verse afectada a partir de los 850°C a 900°C por los siguientes hechos, el primero es el excesivo crecimiento del grano, lo cual provocará un aumento de dureza y disminución de ductilidad del acero, la mejor forma de evitar este fenómeno es a través de un post-calentamiento.

Otra afecciones que pueden sufrir estos aceros va relacionado con la sensibilización, formación de ferrita alfa, la introducción del material en un ambiente con hidrogeno, formación de martensita y de carburos, todo lo anteriormente nombrado ocurre debido al choque térmico que toma lugar en este acero, fragilizándolo y volviendolo susceptibles a fisuras o fractura frágil. Todo esto es posible evitarlo a partir del control al suministro del aporte térmico y de tratamientos térmicos posteriores que nos ayuden a disminuir el tamaño de grano y reducir los efectos de la soldadura a altas temperatura.

Soldabilidad en Martensíticos

La martensita es una estructura dura, cuya dureza aumenta con el contenido de carbono, pero también muy frágil con gran