metalurgia

1. Ing. Juan Manuel Jara G.
Universidad Nacional de San Agustín
Presentación -11/2022
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
METALURGICA
Metalografía y Microscopia
Metalografía de los Aceros Inoxidables

2. Aceros inoxidables
Son aquellas aleaciones de hierro con un contenido de cromo
menor a 10,5% y de carbono menor a 1,2%, necesario para
asegurar una capa protectora superficial de oxido de cromo
capaz de autorregenerable que proporcione la resistencia a la
corrosión.
La mayoría de los metales se oxidan, por ejemplo la plata se
pone negra, el aluminio cambia a blanco, el cobre cambia a
verde y ordinariamente el acero cambia a rojo. En el caso de
acero, el hierro presente se combina con el oxígeno del aire
para formar óxidos de hierro o “herrumbre” de color rojizo;
sin embargo el cromo posee gran afinidad por el oxígeno y
reacciona con él, formando una película de óxido de cromo
que impide que el oxigeno continúe penetrando en el material
y evitando la corrosión y oxidación del hierro, lo que es típico
de un acero inoxidable.

3. Capa pasiva
El óxido de cromo que impide que el oxigeno continúe
penetrando en el material; esta capa se llama capa pasiva.
Incluso en el caso de que ocurra daño mecánico o químico,
esta capa es auto reparable en presencia de oxígeno. Es decir,
si se rompe la película pasiva, al entrar en contacto el cromo
del acero inoxidable con el oxígeno, se regenera la película.
oxígeno
capa pasiva
acero inoxidable

4. Capa pasiva

5. Familias principales
Austenítico: Aleación hierro, cromo, níquel, carbono < 0,1%
(incluye el tipo 1.4301/304, normalmente conocido como 18/8;
18/10), amagnético en condiciones de suministro, utilizado
mundialmente en más del 65% de los casos.
Ferrítico: Aleación hierro, cromo, carbono < 0,1%,
magnético
Martensítico: Aleación hierro, cromo, carbono > 0,1%,
magnético y endurecible
Dúplex: Aleación hierro, cromo, níquel, estructura
austenoferrítica, magnético.

6. Tipos
austeníticos

7. Tipos
Ferriticos

8. Tipos
dúplex

9. Tipos
dúplex

10. Son los que más aplicaciones han tenido, empleándose
ampliamente en sectores como la industria alimentaria y
farmacéutica, la industria química y petroquímica, en
calderería y fabricación de tubos, en la fabricación de
electrodomésticos, de componentes de la industria
aeronáutica, así como material para la fabricación de
elementos decorativos arquitectónicos o de componentes del
automóvil, etc.
El acero que caracteriza a este grupo es el AISI 304 (EN
1.4301), cuya información técnica, como pueda ser su
composición química, propiedades mecánicas, soldabilidad o
sus aplicaciones y principales usos se pueden consultar en el
siguiente apartado.
Aceros Inoxidables Austeníticos

11. Los aceros inoxidables austeníticos se caracterizan por una
adición importante de níquel (Ni) y/o también de
manganeso (Mn), que son elementos gammágenos, cuyo
efecto es contrario al del cromo, es decir, que la adición de
níquel aumenta el rango térmico de estabilidad del acero
según la forma austenítica.
La estructura cristalina austenítica que resulta es del tipo
cúbica centrada en las caras (FCC), donde los átomos de
hierro ocupan los vértices del retículo cúbico y el centro de
las caras, mientras que los átomos de carbono, en un
porcentaje máximo de carbono (C) del 2,11%, se presentan
como elemento intersticial, ocupando los huecos internos que
dejan dentro de la estructura los átomos de hierro.
Aceros Inoxidables Austeníticos

12. Representa esta familia de aceros es el AISI 304.
Luego aparecieron otros aceros más resistentes a la
corrosión mediante la adición de molibdeno (316 y 317).
También están los aceros de muy bajo contenido en carbono,
que se crearon para evitar el fenómeno de corrosión
intergranular (304L, 316L). Por otro lado están los grados
aleados con nitrógeno para aumentar su resistencia
mecánica (304N, 316N), así como los grados estabilizados
con titanio o con niobio (321, 347). Por último están también
los grados resistentes a la oxidación en base a su mayor
contenido en cromo (308, 309, 310), a los que también habrá
que añadir más proporción de níquel para asegurar la
microestructura austenítica.
Aceros Inoxidables Austeníticos

13. Uno de los problemas típicos que se pueden presentar en los
aceros inoxidables austeníticos es la corrosión intergranular,
fenómeno conocido también como sensibilización del acero.
Aceros Inoxidables Austeníticos
El proceso de sensibilización suele estar ligado a los calentamientos a
que se ven sometidas aquellas zonas afectadas térmicamente por un
proceso de soldadura en los aceros, de manera que un acero
sensibilizado puede sufrir corrosión intergranular en ambientes
donde normalmente no deberían tener ningún tipo de corrosión.

14. El proceso de corrosión intergranular en los aceros
austeníticos ocurre cuando estos aceros permanecen durante
un cierto tiempo en un rango de temperatura de entre 600 y
800 ºC, o cuando hayan sido enfriados lentamente durante
este rango térmico. Cuando ocurren estas circunstancias se
produce una precipitación intergranular (entre las juntas de
granos de austenita) de compuestos de carburos de cromo,
de manera que las zonas adyacentes a donde se producen
estos precipitados quedan muy empobrecidas en cromo
(porcentaje en Cr < 12%), por lo que dejan de ser inoxidables
al carecer de la protección del cromo y quedan expuestos a la
corrosión.
Corrosión de Aceros Inoxidables Austeníticos

15. Fuera del rango de temperatura de entre 600 y 800 ºC no
ocurre este fenómeno. En efecto, por encima de los 900 ºC no
puede producirse la precipitación dado que el carbono y el
cromo se disuelven perfectamente en la austenita, y por otro
lado, a temperaturas inferiores a los 600 ºC, la difusión es
tan lenta que la precipitación es imperceptible.
Corrosión de Aceros Inoxidables Austeníticos

16. Otra forma efectiva de evitar los riesgos de corrosión
intergranular de los aceros inoxidables es el uso de pequeñas
adiciones de elementos fuertemente carburígenos (como el
titanio, niobio o tántalo) en los grados, denominados
estabilizados: 321 y 347. En estos aceros los carburos que
precipitan en las regiones susceptibles son del tipo TiC o bien
NbC, de manera que las regiones adyacentes mantienen
suficiente contenido en cromo sin precipitar como para
evitar la corrosión local.
Corrosión de Aceros Inoxidables Austeníticos

17. Cuando un acero inoxidable haya sufrido de sensibilización,
es decir, de corrosión intergranular por precipitación de
carburos de cromo, éste se puede recuperar aplicando al
acero un calentamiento de solubilización hasta mantenerlo
en un rango de temperatura de 1000 a 1100 ºC, seguido de
un enfriamiento rápido en agua.
Como evitar la Corrosión de Aceros Inoxidables
Austeníticos

18. • AISI 201 / EN 1.4372
• AISI 301 / EN 1.4310
• AISI 304 / EN 1.4301
• AISI 304L / EN 1.4307
• AISI 316 / EN 1.4401
• AISI 316L / EN 1.4404
• AISI 316L / EN 1.4432
• AISI 316Ti / EN 1.4571
• AISI 321 / EN 1.4541
• AISI 309S / EN 1.4833
• AISI 310S / EN 1.4845
Tipos y designaciones más comunes según
normas
Tipos y designaciones más comunes de la familia de Aceros
Inoxidables Austeníticos:

19. Los aceros inoxidables ferríticos se caracterizan porque
pueden presentar un contenido en cromo superior al de
otros tipos de familias de acero, combinado a la vez con
una baja presencia en porcentaje de carbono (de hecho
son conocidos como los aceros inoxidables de cromo
directo). Así en esta familia de aceros el contenido en
cromo ocupa un ancho margen que puede variar desde
el 10,5% (AISI 409) a porcentajes del 30% (AISI 448),
mientras que el contenido de carbono queda limitado a
un máximo del 0,12%, que hace que la ferrita sea la
única fase estable en todo el rango de temperaturas.
Aceros Inoxidables Ferríticos

20. La ferrita, o acero alfa (α) , cristaliza en una red cúbica
centrada en el cuerpo (BCC), donde los átomos de
hierro ocupan los vértices y también el centro del
retículo cúbico, siendo la máxima solubilidad de
carbono en el hierro alfa del 0,02% a 723 °C. Las ferrita
es la fase más blanda y dúctil de los aceros, a la vez que
tiene propiedades magnéticas.
El cromo es un elemento alfágeno, de tal manera que
cuando el contenido de cromo en el acero supera el
13%, la ferrita es la única fase estable desde la
solidificación de la aleación hasta la temperatura
ambiente.
Aceros Inoxidables Ferríticos

21. En cuanto a su resistencia a la corrosión, en general es
buena y está ligada a la alta presencia de cromo en su
composición. Los aceros con un 17% de cromo (430,
434, 436) tienen, en general, una excelente resistencia
a la corrosión, de modo que son ampliamente
utilizados en la fabricación de utensilios domésticos y
de cocina, mientras que los grados de mayor contenido
en cromo (442, 446) son ya aceros refractarios, que se
utilizan en servicios a alta temperatura en virtud de su
gran resistencia a la oxidación.
Corrosion Aceros Inoxidables Ferríticos

22. Recocida
Recocido (ferrita y carburos) y templado y templado
(martensita templada) microestructuras de AISI 403; El
reactivo de Vilella.

23. Recocido templado y templado
microestructuras de AISI 403; El reactivo de Vilella.

24. Microestructura de acero inoxidable 410 tallado que
muestra un parche de ferrita delta rodeada de martensita,

25. La martensita templada en 410 se reveló usando el
reactivo de Fry modificado.

26. Microestructura de acero inoxidable martensítico 416 de mecanizado libre en estado
templado y revenido. Grabado con el reactivo de Vilella. Original a 100X. Tenga en
cuenta las inclusiones de sulfuro alargadas grises y los "stringers" alargados de delta
ferrita (blanco, ver flechas). La matriz es de martensita templada.AISI 416

27. Microestructura de forjado, acero inoxidable martensítico tipo 70 del Proyecto 70 que
consiste en sulfuros de manganeso (gris), ferrita delta (blanco) y martensita templada
(azul y marrón) después del grabado con tinte con reactivo CdS de Beraha y
visualización con luz polarizada más tinte sensible. Original a 500X.

28. El grado 5F tiene 0.5% de S y más ferrita delta que el acero inoxidable martensítico tipo
416 del Proyecto 70; El reactivo de Ralph (no ataca los sulfuros).
Fe - <0.1% C –13.5% Cr -> 0.3% S

29. Se revela la microestructura de la lámina de acero inoxidable 409 con el reactivo de
Vilella. AISI 409 Cr –0.5% Ni + Ti

30. Microestructura de acero inoxidable ferrítico P / M 409 que no estaba completamente
compactado. Observe los huecos y óxidos en los límites de grano y dentro de los
granos; El reactivo de Vilella.

31. Martensita producida en acero inoxidable 203 trabajado en frío que contiene algunos
separadores de ferrita delta y sulfuros de manganeso (plano longitudinal); El reactivo de
Ralph.

32. Llene el Control del aula