El acero inoxidable dúplex (DSS) es un tipo de acero inoxidable que contiene aproximadamente partes iguales de ferrita y austenita, siendo la fase minoritaria generalmente de al menos el 30 %. El DSS suele tener un contenido de cromo de entre el 18 % y el 28 %, y un contenido de níquel de entre el 3 % y el 10 %. Algunos aceros inoxidables dúplex también contienen elementos de aleación como molibdeno (Mo), cobre (Cu), niobio (Nb), titanio (Ti) y nitrógeno (N).
Esta categoría de acero combina las características de los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos. En comparación con los aceros inoxidables ferríticos, el DSS presenta mayor plasticidad y tenacidad, carece de fragilidad a temperatura ambiente y muestra una mejor resistencia a la corrosión intergranular y soldabilidad. Al mismo tiempo, conserva la fragilidad a 475 °C y la alta conductividad térmica de los aceros inoxidables ferríticos, y exhibe superplasticidad. En comparación con los aceros inoxidables austeníticos, el DSS tiene mayor resistencia y una resistencia significativamente mejor a la corrosión intergranular y a la corrosión bajo tensión por cloruros. El DSS también posee una excelente resistencia a la corrosión por picaduras y se considera un acero inoxidable ahorrador de níquel.
Estructura y tipos
Debido a su estructura de doble fase de austenita y ferrita, con cada fase representando aproximadamente la mitad, el DSS exhibe las características de los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos. El límite elástico del DSS oscila entre 400 MPa y 550 MPa, el doble que el de los aceros inoxidables austeníticos comunes. El DSS tiene mayor tenacidad, menor temperatura de transición frágil y una resistencia a la corrosión intergranular y soldabilidad significativamente mejoradas en comparación con los aceros inoxidables ferríticos. También conserva algunas propiedades de los aceros inoxidables ferríticos, como la fragilidad a 475 °C, alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica, superplasticidad y magnetismo. En comparación con los aceros inoxidables austeníticos, el DSS tiene mayor resistencia, especialmente límite elástico, y mayor resistencia a la corrosión por picaduras, corrosión bajo tensión y fatiga por corrosión.
Los aceros inoxidables dúplex (DSS) se clasifican en cuatro tipos según su composición química: Cr18, Cr23 (sin molibdeno), Cr22 y Cr25. El tipo Cr25 se subdivide en aceros inoxidables dúplex estándar y superdúplex. Entre estos, los tipos Cr22 y Cr25 son los más utilizados. En China, la mayoría de los grados de DSS empleados se fabrican en Suecia, incluyendo el 3RE60 (tipo Cr18), el SAF2304 (tipo Cr23), el SAF2205 (tipo Cr22) y el SAF2507 (tipo Cr25).
Tipos de acero inoxidable dúplex
1. Tipo de baja aleación:Representado por la norma UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N), este acero no contiene molibdeno y tiene un índice de resistencia a la corrosión por picaduras (PREN) de 24-25. Puede sustituir al AISI 304 o al 316 en aplicaciones de resistencia a la corrosión bajo tensión.
2. Tipo de aleación media:Representado por el acero inoxidable UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N), con un PREN de 32-33. Su resistencia a la corrosión se sitúa entre la del AISI 316L y la de los aceros inoxidables austeníticos con un 6 % de Mo+N.
3. Tipo de alta aleación:Generalmente contiene un 25 % de Cr junto con molibdeno y nitrógeno, y a veces cobre y tungsteno. Representado por el acero UNS S32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N), con un PREN de 38-39, este acero tiene mejor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable dúplex con un 22 % de Cr.
4. Acero inoxidable superdúplex:Contiene altos niveles de molibdeno y nitrógeno, representados por la aleación UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N), y en ocasiones también contiene tungsteno y cobre, con un índice PREN superior a 40. Es apto para condiciones de medios agresivos, ofreciendo excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión, comparables a las de los aceros inoxidables superausteníticos.
Tipos de acero inoxidable dúplex en China
La nueva norma china GB/T 20878-2007, "Grados de acero inoxidable y resistente al calor y su composición química", incluye numerosos grados de acero inoxidable dúplex (DSS), como el 14Cr18Ni11Si4AlTi, el 022Cr19Ni5Mo3Si2N y el 12Cr21Ni5Ti. Además, el conocido acero dúplex 2205 corresponde al grado chino 022Cr23Ni5Mo3N.
Características del acero inoxidable dúplex
Debido a su estructura de doble fase, mediante un control adecuado de la composición química y el proceso de tratamiento térmico, el DSS combina las ventajas de los aceros inoxidables ferríticos y austeníticos. Hereda la excelente tenacidad y soldabilidad de los aceros inoxidables austeníticos y la alta resistencia y resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros de los aceros inoxidables ferríticos. Estas propiedades superiores han propiciado el rápido desarrollo del DSS como material estructural soldable desde la década de 1980, llegando a ser comparable a los aceros inoxidables martensíticos, austeníticos y ferríticos. El DSS presenta las siguientes características:
1. Resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros:El acero inoxidable dúplex (DSS) que contiene molibdeno presenta una excelente resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros a bajos niveles de tensión. Mientras que los aceros inoxidables austeníticos 18-8 tienden a sufrir agrietamiento por corrosión bajo tensión en soluciones neutras de cloruro por encima de 60 °C, el DSS se comporta bien en entornos que contienen trazas de cloruros y sulfuro de hidrógeno, lo que lo hace adecuado para intercambiadores de calor y evaporadores.
2. Resistencia a la corrosión por picaduras:El acero inoxidable dúplex (DSS) presenta una excelente resistencia a la corrosión por picaduras. Con el mismo equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras (PRE = Cr % + 3,3 % Mo + 16 % N%), el DSS y los aceros inoxidables austeníticos muestran potenciales críticos de corrosión por picaduras similares. La resistencia del DSS a la corrosión por picaduras y por hendiduras, especialmente en los tipos con alto contenido de cromo y nitrógeno, supera la del AISI 316L.
3. Resistencia a la fatiga por corrosión y al desgaste:El acero inoxidable dúplex (DSS) ofrece un buen rendimiento en determinados entornos corrosivos, lo que lo hace adecuado para bombas, válvulas y otros equipos eléctricos.
4. Propiedades mecánicas:El acero inoxidable dúplex (DSS) posee alta resistencia mecánica y resistencia a la fatiga, con un límite elástico que duplica el de los aceros inoxidables austeníticos 18-8. En estado recocido en solución, su elongación alcanza el 25%, y su tenacidad AK (entalla en V) supera los 100 J.
5. Soldabilidad:El acero inoxidable dúplex (DSS) presenta buena soldabilidad y baja tendencia al agrietamiento en caliente. Generalmente no se requiere precalentamiento antes de la soldadura, y el tratamiento térmico posterior a la soldadura es innecesario, lo que permite soldar con aceros inoxidables austeníticos 18-8 o aceros al carbono.
6. Trabajo en caliente:El acero inoxidable dúplex (DSS) con bajo contenido de cromo (18% Cr) presenta un rango de temperatura de trabajo en caliente más amplio y una menor resistencia que los aceros inoxidables austeníticos 18-8, lo que permite su laminado directo en placas sin necesidad de forjado. El DSS con alto contenido de cromo (25% Cr) es ligeramente más difícil de trabajar en caliente, pero puede utilizarse para fabricar placas, tubos y alambres.
7. Trabajo en frío:El acero inoxidable dúplex (DSS) presenta un mayor endurecimiento por deformación durante el trabajo en frío que los aceros inoxidables austeníticos 18-8, lo que requiere una mayor tensión inicial para la deformación durante el conformado de tuberías y placas.
8. Conductividad térmica y dilatación:El acero inoxidable dúplex (DSS) presenta una mayor conductividad térmica y menores coeficientes de dilatación térmica en comparación con los aceros inoxidables austeníticos, lo que lo hace idóneo para el revestimiento de equipos y la fabricación de placas compuestas. Además, resulta ideal para los núcleos de tubos de intercambiadores de calor, gracias a su mayor eficiencia en la transferencia de calor.
9. Fragilidad:El acero inoxidable dúplex (DSS) conserva la fragilidad característica de los aceros inoxidables ferríticos con alto contenido de cromo y no es apto para su uso a temperaturas superiores a 300 °C. Cuanto menor sea el contenido de cromo en el DSS, menor será su propensión a la formación de fases frágiles, como la fase sigma.
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Fecha de publicación: 29 de julio de 2024