¿Qué hace inoxidable a un acero?

El cromo. A partir de aproximadamente un 10,5 % de cromo, el acero forma espontáneamente al aire una capa extremadamente fina de óxido de cromo: la capa pasiva. Solo tiene unos pocos nanómetros de espesor y es invisible, pero protege el acero frente a muchos medios. Si se daña, se regenera por sí sola siempre que el oxígeno llegue a la superficie.

El níquel, el molibdeno, el nitrógeno, el titanio y el niobio mejoran aún más la resistencia a la corrosión y determinan la microestructura y la resistencia mecánica. Los aceros inoxidables están normalizados en la EN 10088.

De ahí se deriva el principio más importante de esta serie para la soldadura: la soldadura solo es tan resistente como su superficie. Todo lo que perturba la capa pasiva o reduce el contenido de cromo en la superficie hace vulnerable al acero en ese punto.

¿Cuándo se oxida, a pesar de todo, el acero inoxidable?

Cuando la capa pasiva no puede formarse, o no por completo. Esto ocurre cuando falta oxígeno o cuando hay demasiado poco cromo disponible en la superficie.

  • Sin oxígeno: en rendijas estrechas, bajo arandelas, bajo depósitos o en líquidos estancados, la capa pasiva no se regenera. Si penetra un medio agresivo, comienza la corrosión por rendijas.
  • Contaminación férrica: el polvo de amolado y las partículas de acero no aleado, por ejemplo de herramientas, cepillos o apoyos, se oxidan ellos mismos e impiden que se forme la capa pasiva debajo. El resultado son manchas de óxido sobre el acero inoxidable, el llamado óxido de contaminación.
  • Coloraciones y cascarilla: las capas de óxido coloreadas junto a la soldadura son más gruesas que la capa pasiva, pero no protegen, y la superficie que hay debajo está empobrecida en cromo. Deben eliminarse; véase Coloraciones, decapado, pasivado.
  • Carburos de cromo: si un acero con demasiado carbono permanece demasiado tiempo en el rango de unos 450 a 850 °C, el carbono fija el cromo en los límites de grano. Junto a ellos, el contenido de cromo cae por debajo del límite necesario y el acero se vuelve sensible a la corrosión intergranular.
  • Cloruros: el agua salada, la sal de deshielo y los productos de limpieza con cloruros atacan localmente la capa pasiva. Se produce corrosión por picaduras y, con medios calientes y tensiones de tracción, también corrosión bajo tensión.

Los cuatro grupos de aceros

Según la microestructura se distinguen aceros austeníticos, ferríticos, austenítico-ferríticos (dúplex) y martensíticos. En los componentes soldados se usan casi siempre aceros austeníticos y, cada vez más, también grados dúplex y ferríticos.

Grupo Grados típicos Magnético En la soldadura
Austeníticos aceros al cromo-níquel(-molibdeno), p. ej. 1.4301, 1.4307, 1.4404, 1.4571 no (recocido) buena soldabilidad; mucha distorsión, los grados totalmente austeníticos son propensos a la fisuración en caliente
Ferríticos aceros al cromo con poco o ningún níquel, p. ej. 1.4003, 1.4016, 1.4512 sí crecimiento de grano en la zona afectada térmicamente; por encima de unos 6 mm de espesor, soldabilidad solo condicionada
Austenítico-ferríticos (dúplex) p. ej. 1.4362, 1.4462, 1.4410 sí buena soldabilidad con aporte térmico controlado; mantener en equilibrio los contenidos de ferrita y austenita
Martensíticos aceros al cromo templables, p. ej. para cuchillos, ejes, piezas de turbinas sí se endurecen al enfriarse, riesgo de fisuras de temple; solo con precalentamiento y tratamiento térmico

La microestructura que se forma en el metal depositado depende de la relación entre los elementos alfágenos (cromo, molibdeno, silicio, niobio) y los gammágenos (níquel, carbono, manganeso, nitrógeno). Puede estimarse con el diagrama de Schaeffler; más información en Microestructura, ferrita delta y fisuración en caliente y en la calculadora de los diagramas de Schaeffler, DeLong y WRC.

Número de material, designación simbólica, AISI: cómo leer las designaciones

Según la EN 10088, un acero tiene un número de material como 1.4404 y una designación simbólica como X2CrNiMo17-12-2. La designación simbólica revela la composición: la X indica alta aleación, el 2 un 0,02 % de carbono, y a continuación vienen los elementos de aleación y sus contenidos en porcentaje, aquí aproximadamente un 17 % de cromo, un 12 % de níquel y un 2 % de molibdeno.

En el comercio internacional son habituales las designaciones estadounidenses AISI. Solo se corresponden aproximadamente con los grados europeos; los análisis admitidos difieren en los detalles. Para la selección del material y la especificación del procedimiento de soldadura siempre vale la designación del pedido o del certificado de inspección.

N.º de material Designación simbólica AISI (aprox.) Uso típico
1.4301 X5CrNi18-10 304 austenita estándar, depósitos, cocinas, construcción
1.4307 X2CrNi18-9 304L como 1.4301, bajo en carbono, para piezas soldadas
1.4541 X6CrNiTi18-10 321 estabilizado con titanio
1.4404 X2CrNiMo17-12-2 316L con molibdeno, ambientes con cloruros
1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2 316Ti con molibdeno, estabilizado con titanio
1.4016 X6Cr17 430 ferrítico, electrodomésticos, equipamiento interior
1.4512 X2CrTi12 409 ferrítico, sistemas de escape
1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 2205 dúplex, industria química, offshore, puentes
1.4410 X2CrNiMoN25-7-4 2507 superdúplex, agua de mar

Una «L» en la designación AISI (low carbon) significa un máximo de 0,03 % de carbono. «Ti» significa estabilizado con titanio.

Qué hace diferente al acero inoxidable en la soldadura

El acero austenítico conduce el calor solo aproximadamente un tercio de lo que lo hace el acero no aleado y se dilata alrededor de un tercio más. El calor se acumula en la soldadura, el componente se distorsiona más y las coloraciones se extienden más lejos.

  • Conductividad térmica: a temperatura ambiente, unos 15 W/(m·K) en los aceros austeníticos, unos 25 en los ferríticos, frente a unos 50 en el acero no aleado.
  • Dilatación térmica: unos 16 · 10⁻⁶ por kelvin en la austenita, de 10 a 13 en los aceros ferríticos y dúplex, 12 en el acero no aleado. Por eso, los grados ferríticos se distorsionan más o menos tan poco como el acero no aleado.
  • Resistencia eléctrica: de tres a cuatro veces mayor que la del acero no aleado. En la soldadura MIG/MAG, el extremo libre del hilo se calienta más, lo que influye en los parámetros.

A esto se suman riesgos propios de cada material: fisuración en caliente en el metal depositado totalmente austenítico, crecimiento de grano en los aceros ferríticos, fisuras de temple en los martensíticos y precipitaciones frágiles como la fase sigma si el acero dúplex permanece demasiado tiempo a demasiada temperatura. Cómo controlar el calor se explica en Aporte térmico y temperatura entre pasadas.

Valores orientativos según la hoja informativa ISER 823 (2019), tabla 1. Los valores de cada grado difieren.

¿Por qué grados L o aceros estabilizados para piezas soldadas?

Porque siguen siendo resistentes a la corrosión intergranular incluso después de soldar. Con un máximo de 0,03 % de carbono apenas se forman carburos de cromo en la zona afectada térmicamente. Como alternativa, el titanio o el niobio fijan el carbono antes de que pueda fijar el cromo.

Los aceros con más de 0,03 % de carbono, como el 1.4301, pueden volverse sensibles en la zona afectada térmicamente con espesores de pared superiores a unos 6 mm sin tratamiento térmico posterior, según la solicitación corrosiva. En chapa fina, la soldadura se enfría tan rápido que esto rara vez importa.

El carbono también puede proceder del proceso de soldadura: los gases de protección con mucho CO₂ ceden carbono al metal depositado y pueden volverlo sensible. Por eso, en la soldadura MAG de aceros inoxidables solo se usan unos pocos por ciento de CO₂ u O₂; véase Gases de protección.

¿Qué resistencia tiene cada acero? El índice PREN

La resistencia a la corrosión por picaduras se estima con el índice PREN (pitting resistance equivalent number). Cuanto más alto es, más cloruro tolera el acero.

Para los aceros dúplex se calcula así: PREN = % Cr + 3,3 × % Mo + 16 × % N. El molibdeno cuenta, por tanto, más del triple. En los aceros austeníticos sencillos, el nitrógeno no suele tenerse en cuenta; en las austenitas de alta aleación cuenta con un factor de 30.

  • 1.4301: aprox. 18 a 20
  • 1.4404: aprox. 24
  • 1.4362 (lean dúplex): aprox. 25
  • 1.4462 (dúplex): aprox. 35
  • 1.4410 (superdúplex): aprox. 42; a partir de 40 se habla de superdúplex

Valores orientativos para aceros dúplex según DVS 0946, tabla 1; austenitas calculadas a partir del análisis nominal. El PREN es un valor comparativo para el material base. La soldadura suele ser menos resistente, sobre todo con coloraciones. Por eso, el material de aporte suele tener algo más de aleación que el material base.

En construcción, la EN 1993-1-4 asigna los aceros a las clases de resistencia a la corrosión CRC I a V según el entorno (cloruros, dióxido de azufre, limpieza). Allí esto se aplica también a las soldaduras, siempre que se hayan tratado posteriormente de forma adecuada.

¿Qué hilo para qué acero?

Como regla general, el material de aporte se elige igual que el material base o ligeramente más aleado. Para 1.4301 y 1.4307 es el 308LSi; para 1.4404 y 1.4571, el 316LSi. Las uniones con acero no aleado se sueldan con un aporte sobrealeado, normalmente 309LSi.

La selección en detalle se explica en Elegir el material de aporte. Todos los hilos: hilo de soldadura de acero inoxidable; asignación a los materiales base: tabla de materiales inoxidables.

Preguntas frecuentes

¿Es magnético el acero inoxidable?

Los aceros austeníticos como el 1.4301 no son magnéticos en estado recocido. Las zonas deformadas en frío y el metal depositado pueden ser ligeramente magnéticos, este último por su contenido intencionado de ferrita delta. Los aceros ferríticos, martensíticos y dúplex son magnéticos. Por tanto, un imán no permite saber si un acero es inoxidable.

¿Qué diferencia hay entre 304 y 316?

Los aceros tipo 316, como 1.4404 y 1.4571, contienen alrededor de un 2 % de molibdeno y por eso son más resistentes a los cloruros, por ejemplo cerca del mar, en piscinas y en la industria alimentaria. El 304 (1.4301) es suficiente para muchas aplicaciones de interior.

¿Por qué se oxida mi soldadura de acero inoxidable?

Normalmente por coloraciones que no se eliminaron, por partículas de hierro de herramientas que también se usaron en acero no aleado o por un material de aporte con muy poca aleación. Las causas y cómo remediarlas se explican en Defectos y daños por corrosión.

¿Hay que precalentar el acero inoxidable?

Los aceros austeníticos no; el precalentamiento tiende a perjudicar. En los aceros dúplex puede tener sentido con grandes espesores de pared; en los martensíticos es necesario. Los aceros ferríticos se sueldan con el menor aporte de calor posible.

Sobre el autor

Robert Lahnsteiner, Ing., es ingeniero internacional de soldadura (IWE) y director gerente de MIGAL.CO GmbH. Tras formarse en telecomunicaciones y electrónica en la HTL de Braunau, trabajó desde 1983 durante dieciocho años en tecnología de soldadura en Fronius. Desde 2001 dirige junto con Martin Erl MIGAL.CO, el fabricante de hilo de soldadura de aluminio con sede en Landau an der Isar. Sus áreas de especialización son los materiales de aportación de aluminio, la fabricación y la alimentación del hilo y la supervisión de los procesos de soldadura. En la DVS colabora desde hace unos 30 años en el comité técnico FA03 «Soldadura por arco» y preside el grupo de trabajo 2.4.4 «Soldadura MIG del aluminio».

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