¿Qué función tienen los distintos elementos que componen los aceros inoxidables?

El acero es hierro con una cantidad controlada de carbono. Uno de sus principales enemigos es el tiempo y el medio ambiente al que está expuesto, ya que con su paso se genera corrosión debido a que el hierro presente se combina con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro en su superficie.

A principios del siglo XX, algunos metalurgistas descubrieron que si se adicionaba poco más de 10% de cromo al acero, este no presentaba el óxido de hierro, además se dieron cuenta que se producía un aspecto brillante y lo hacía altamente resistente a la oxidación y a la suciedad. Esta resistencia a la oxidación, denominada “resistencia a la corrosión” es lo que hace al acero inoxidable diferente de otros tipos de acero.

El acero inoxidable es el nombre común de todos los grados de acero que contienen por lo menos un 10.5% de cromo. Aunque se agregan otros elementos, particularmente níquel y molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión, el cromo es siempre el elemento químico distintivo y determinante del acero inoxidable. No existe “el acero inoxidable”, existen “los aceros inoxidables” y se clasifican en función de los distintos elementos químicos que los componen:

CROMO:

Es el elemento de aleación determinante en la producción de acero inoxidable. El cromo se une al oxígeno del aire para formar una delgada película transparente de óxido de cromo que se conoce como “capa pasiva”, la cual posee la propiedad esencial de autorregenerarse espontáneamente en presencia del oxígeno si recibe algún daño. Se requiere de un mínimo de 10.5% de este elemento para la formación de esta capa en la superficie del acero y su resistencia a la corrosión se incrementa al aumentar su contenido. Además, el cromo provoca la formación de ferrita dentro de la estructura de la aleación y se describe como estabilizador de ferrita.

NÍQUEL:

Incrementa la resistencia a la corrosión y genera la formación de austenita. Los aceros inoxidables con un contenido de 8 a 9% de níquel tienen una fuerte estructura austenítica y muestran mejores características de soldabilidad. A medida que se incrementa el contenido de este elemento, se aumenta la resistencia a la corrosión especialmente en ambientes agresivos. El níquel hace al inoxidable más soldable, más formable y dúctil, incrementa el grado de dureza, la tenacidad, la resistencia a temperaturas elevadas y criogénicas.

MOLIBDENO (Y TUNGSTENO):

El molibdeno incrementa la resistencia a la corrosión por picaduras y por cavidades, particularmente en ambientes ácidos y marinos. El molibdeno y el tungsteno son estabilizadores de ferrita que cuando se usan en aleaciones austeníticas deben equilibrarse con estabilizadores de austenita con el fin de mantener la estructura asutenítica. El molibdeno se añade a los aceros inoxidables martensíticos para mejorar la resistencia a altas temperaturas.

NITRÓGENO:

Aumenta la resistencia mecánica y mejora la resistencia a la corrosión localizada. Es formador de austenita. Los aceros inoxidables con alto contenido de nitrógeno presentan mejor resistencia al desgaste. Por ejemplo se utiliza para equipos como bombas centrífugas.

COBRE:

Incrementa la resistencia a la corrosión a los ácidos y reduce la tasa de endurecimiento. Por ejemplo se utiliza en cabezas de tornillos y clavos. Es un estabilizador de austenita.

CARBONO:

Es un fuerte formador de austenita. Mejora las propiedades mecánicas pero puede causar corrosión intergranular por los carburos que forma con el cromo. Este elemento debe ser muy bajo y controlado en los aceros inoxidables ya que un elevado contenido puede dificultar los maquinados y aumentar el riesgo de corrosión. Mejora la resistencia mecánica, especialmente en aceros inoxidables martensíticos endurecibles, pero puede tener un efecto adverso sobre la resistencia a la corrosión por la formación de carburos de cromo.

TITANIO:

Favorece la formación de ferrita y actúa como refinador de grano pues se combina con el carbono reduciendo la susceptibilidad a la corrosión intergranular.

MANGANESO:

Estabiliza la austenita a temperatura ambiente pero forma ferrita a temperaturas elevadas. Inhibe la aparición de fisuras en caliente. Aumenta la solubilidad en el inoxidable y se puede utilizar para reemplazar el níquel en grados que contienen nitrógeno.

AZUFRE:

Se agrega este elemento para mejorar la maquinabilidad de los aceros inoxidables. Como desventaja, los inoxidables que contienen azufre presentan una menor resistencia a la corrosión.

CERIO:

Es un mineral que mejora la resistencia y adherencia de la película de óxido en altas temperaturas. En los últimos años se ha extendido el uso de disoluciones de sales de cerio como tratamiento para incrementar la resistencia a la corrosión en resquicios (hendiduras o grietas) de diversos aceros inoxidables. La adición de cerio mediante implantación iónica supone notables ventajas con respecto a otros tratamientos.

SILICIO:

Mejora la resistencia a la oxidación y también se utiliza en aceros inoxidables especiales expuestos a ácidos sulfúrico y nítrico altamente concentrados. Es un estabilizador de ferrita.

A partir de estos elementos y sus diferentes contenidos es que se clasifican las familias de los aceros inoxidables. Te invitamos a dar click en el siguiente enlace para que conozcas las características de cada una de estas familias y en qué se utilizan.

Acero Inoxidable ¿Sólo hay uno?… No, conoce la clasificación

Referencia bibliográfica: 

https://www.worldstainless.org/Files/issf/non-image-files/PDF/TheStainlessSteelFamily.pdf