1. Descripción general de 1.4301 Acero inoxidable
1.1 Que es es 1.4301 Acero inoxidable?
EN 1.4301 acero inoxidable, comúnmente conocido como aisi 304 acero inoxidable o x5crni18-10, es un acero inoxidable austenítico común conocido por su excelente resistencia a la corrosión, buena formabilidad y soldabilidad.
Es el grado de acero inoxidable más utilizado a nivel mundial, a menudo denominado acero inoxidable "18/8" debido a su composición nominal de 18% cromo y 8% níquel.
1.2 Antecedentes históricos
El desarrollo del acero inoxidable comenzó a principios del siglo XX, con la primera producción comercial que ocurre en la década de 1910.
EN 1.4301 surgió como uno de los primeros grados de acero inoxidable, ganando rápidamente popularidad debido a sus propiedades favorables.
Durante las décadas, Los avances en la metalurgia y las técnicas de procesamiento han refinado esta calificación, convirtiéndolo en un elemento básico en varias industrias, incluido el procesamiento de alimentos, equipo médico, y construcción.
Su importancia histórica radica en su papel como material fundamental que allanó el camino para el desarrollo de otros grados de acero inoxidable.
- 1913: Descubrimiento de acero inoxidable por Harry Bearley.
- 1920s: Comercialización de 18/8 (18% cr, 8% En) acero inoxidable.
- 1970s: Estandarización bajo uno 10088 Para especificaciones europeas unificadas.
1.3 Sinónimos y equivalentes
| Estándar | Calificación equivalente | País |
|---|---|---|
| Aisi/sae | 304 | EE.UU |
| A NOSOTROS | S30400 | EE.UU |
| Él | SUS 304 | Japón |
| GB | 0CR18NI9 (12CR18NI9) | Porcelana |
| ISO | X5crni18-10 | Internacional |
1.4 Importancia y antecedentes de aplicaciones
La importancia de EN 1.4301 El acero inoxidable radica en su versatilidad y adaptabilidad en múltiples sectores.
Su excelente resistencia a la corrosión lo hace ideal para entornos donde la exposición a la humedad, quimicos, y las temperaturas extremas son comunes.
Industrias como alimentos y bebidas, Cuidado de la salud, y la construcción depende de EN 1.4301 por su durabilidad y rendimiento, Garantizar la seguridad y el cumplimiento de las regulaciones estrictas.
La capacidad del material de formarse y soldar fácilmente mejora aún más su aplicabilidad en varios procesos de fabricación..
2. Composición química y microestructura
2.1 Composición química
La composición química típica de EN 1.4301 es como sigue:
| Elemento | Contenido (%) |
|---|---|
| Carbón (do) | ≤ 0.07 |
| Silicio (Y) | ≤ 1.00 |
| Manganeso (Minnesota) | ≤ 2.00 |
| Fósforo (PAG) | ≤ 0.045 |
| Azufre (S) | ≤ 0.015 |
| Cromo (cr) | 17.50 – 19.50 |
| Níquel (En) | 8.00 – 10.50 |
| Nitrógeno (norte) | ≤ 0.11 |
| Hierro (fe) | Balance |
2.2 Papel de los elementos de aleación
- Cromo (cr): Mejora la resistencia a la corrosión al formar una capa de óxido pasivo en la superficie.
- Níquel (En): Estabiliza la estructura austenítica, Mejorar la dureza y la ductilidad.
- Manganeso (Minnesota): Actúa como desoxidante y mejora las propiedades de trabajo en caliente.
- Silicio (Y): Mejora la resistencia a la oxidación y contribuye a la resistencia.
- Carbón (do): Aumenta la resistencia, pero las cantidades excesivas pueden reducir la resistencia a la corrosión.
2.3 Microestructura
EN 1.4301 exhibe una microestructura totalmente austenítica, caracterizado por un cúbico centrado en la cara (FCC) estructura cristalina.
Esta estructura imparte una excelente tenacidad y ductilidad., Incluso a bajas temperaturas.
Sin embargo, No es magnético en el estado recocido, pero puede volverse ligeramente magnético después del trabajo en frío.
3. Propiedades físicas y mecánicas
3.1 Propiedades físicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad | 7.9 gramos/cm³ |
| Módulo de elasticidad | 200 GPa |
| Conductividad térmica (a 20 ° C) | 16.2 W/m·K |
| Resistividad eléctrica | 0.72 µΩ · m |
| Capacidad de calor específica | 500 J/kg · k |
| Coeficiente de expansión térmica (0–100 ° C) | 17.2 µm/m · k |
3.2 Propiedades mecánicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Resistencia a la tracción | 500 – 700 MPa |
| Fuerza de producción (0.2% compensar) | ≥ 190 MPa |
| Alargamiento en el descanso | ≥ 45% |
| Dureza (Brinell) | ≤ 215 media pensión |
4. Resistencia a la corrosión de 304 Acero inoxidable
Resistencia general de corrosión
EN 1.4301 El acero inoxidable exhibe una excelente resistencia a la corrosión general en varios entornos, incluyendo condiciones atmosféricas, agua dulce, y ácidos suaves.
Su resistencia a la corrosión de picaduras y grietas lo hace adecuado para aplicaciones en las industrias de alimentos y químicos.
Resistencia a la corrosión de cloruro
While EN 1.4301 ofrece buena resistencia a la corrosión inducida por cloruro, Es esencial considerar el entorno específico, ya que las altas concentraciones de cloruro pueden conducir a la corrosión de las picaduras.
En entornos con altos niveles de cloruro, calificaciones alternativas como EN 1.4401 (316 acero inoxidable) puede ser más apropiado.
Resistencia ácida y alcalina
Este grado de acero inoxidable demuestra una buena resistencia a los ambientes ácidos y alcalinos., haciéndolo adecuado para aplicaciones de procesamiento químico.
Sin embargo, La exposición prolongada a ácidos o bases fuertes puede conducir a la corrosión, Requerir una cuidadosa selección de material.
Agrietamiento de la corrosión del estrés (SCC) Resistencia
EN 1.4301 El acero inoxidable tiene una resistencia moderada al agrietamiento de la corrosión del estrés, particularmente en entornos de cloruro.
El diseño adecuado y la selección de materiales son cruciales para mitigar el riesgo de SCC.
5. Producción y procesamiento
5.1 Rodando y 1.4301 Acero inoxidable
5.1.1 Derretir y fundir
La producción de EN 1.4301 comienza con las materias primas de fusión en un horno de arco eléctrico, seguido de procesos de refinación para lograr la composición química deseada.
5.1.2 Rolling caliente y enrollado en frío
Después de lanzar, El acero sufre rodamiento caliente para reducir el grosor y mejorar las propiedades mecánicas. El rodillo en frío refina aún más el acabado superficial y la precisión dimensional.
5.1.3 Tratamiento térmico
El recocido de solución se realiza para disolver los carburos precipitados y restaurar la resistencia a la corrosión. Esto implica calentar el acero a alrededor de 1050 ° C, seguido de un enfriamiento rápido.
5.1.4 Tecnología de fabricación
Técnicas de fabricación avanzadas, incluido el procesamiento de la atmósfera de precisión y la atmósfera controlada, garantizar una calidad y rendimiento consistentes de EN 1.4301 productos.
5.2 Casting y 1.4301 Acero inoxidable
5.2.1 Fundación de horno de arco eléctrico
El proceso de fundición comienza con derretir la aleación en un horno de arco eléctrico, Garantizar un control preciso sobre la composición química.
5.2.2 Fundición a la cera perdida (Casting de cera perdido)
- Fabricación de patrones de cera: Creación de modelos de cera detallados de los componentes deseados.
- Fabricación de concha: Recubrimiento de los patrones de cera con materiales cerámicos para formar una carcasa dura.
- Rocío: Eliminar la cera calentando, Dejando una cavidad en la cáscara de cerámica.
- Hornear a alta temperatura: Disparar la concha de cerámica para mejorar la fuerza.
- Torrencial: Introducir fundido y 1.4301 en el caparazón precalentado.
- Shell Rompiendo y sacando: Eliminando la carcasa de cerámica para revelar el componente de fundición.
5.2.3 Casting posterior al procesamiento
- Mecanizado(Mecanizado CNC): Lograr dimensiones precisas y acabados superficiales.
- Tratamiento superficial: Aplicación de procesos como encurtido o pasivación para mejorar la resistencia a la corrosión.
5.3 Forjando uno 1.4301 Acero inoxidable
5.3.1 Calefacción
El acero se calienta a un rango de temperatura de 1150-1250 ° C para lograr una plasticidad óptima para la forja.
5.3.2 Forja
Operaciones de forja, como falsificación de matrícula abierta o de matrícula cerrada, Forma el acero calentado en las formas deseadas.
5.3.3 Enfriamiento
Enfriamiento controlado, típicamente enfriamiento de aire, es esencial para prevenir la formación de microestructuras indeseables.
5.3.4 Tratamiento posterior a la forra
Tratamientos posteriores a la forro, como el recocido de solución, se realizan para aliviar las tensiones y mejorar la resistencia a la corrosión. Los tratamientos superficiales también se pueden aplicar para mejorar el rendimiento del material.
6. EN 1.4301 Tecnología de soldadura de acero inoxidable
6.1 Selección de métodos de soldadura (Tig/me diferencia)
Al soldar en 1.4301 acero inoxidable, Dos métodos comunes son TIG (Tungsteno gas inerte) Y yo (Gas inerte de metal) soldadura.
Soldadura TIG:
Proporciona alta precisión y control, haciéndolo adecuado para materiales delgados y aplicaciones críticas.
Utiliza un electrodo de tungsteno no consumo y requiere un material de relleno.
Soldadura MIG:
Más rápido y más eficiente para materiales más gruesos, Uso de un electrodo de alambre consumible.
Es más fácil de automatizar, pero puede no proporcionar el mismo nivel de control que TIG.
6.2 Necesidad del tratamiento posterior a la soldado
El tratamiento posterior a la soldado es esencial para restaurar la resistencia a la corrosión de las áreas soldadas. Esto puede incluir:
- Pasivación: Eliminar hierro libre y contaminantes de la superficie.
- Recocido: Reducir las tensiones residuales y mejorar la ductilidad.
6.3 Estrategia de protección contra corrosión de soldadura
Para proteger las articulaciones soldadas de la corrosión, Considere las siguientes estrategias:
- Use materiales de relleno apropiados que coincidan con el metal base.
- Asegure la limpieza y la preparación adecuadas de las superficies antes de soldar.
- Aplicar recubrimientos o tratamientos protectores después de la soldado.
7. Aplicaciones de EN 1.4301 Acero inoxidable
7.1 Industria de alimentos y bebidas
EN 1.4301 El acero inoxidable se usa ampliamente en equipos de procesamiento de alimentos debido a su excelente resistencia a la corrosión y propiedades higiénicas.
Las aplicaciones incluyen:
- Maquinaria de procesamiento de alimentos
- Tanques de almacenamiento
- Contenedores de transporte
7.2 Electrodomésticos de 304 Acero inoxidable
Este grado de acero inoxidable se encuentra comúnmente en los electrodomésticos., como:
- Refrigeradores
- Lavavajillas
- Horno
Su durabilidad y resistencia a la mancha lo convierten en una opción ideal para aplicaciones de cocina..
7.3 Construcción y decoración
EN 1.4301 El acero inoxidable se utiliza en aplicaciones arquitectónicas, Proporcionar atractivo estético y durabilidad para la construcción de fachadas y elementos de diseño de interiores, como:
- Barandas
- Pasamanos
- Paneles decorativos
7.4 Industria automotriz
En el industria automotriz, EN 1.4301 El acero inoxidable se usa cada vez más para componentes que requieren alta resistencia y resistencia a la corrosión, como:
- Sistemas de escape
- Partes estructurales
- Recorte de componentes
7.5 Equipos industriales
Las industrias químicas y petroquímicas dependen de 1.4301 Acero inoxidable para construir equipos que manejan sustancias corrosivas, incluido:
- Reactores químicos
- Intercambiadores de calor
- Tanques de almacenamiento
8. Normas y certificaciones
8.1 Un estándar
- EN 10088-3:2015: Especifica condiciones de entrega técnica para aceros inoxidables, incluyendo propiedades mecánicas y métodos de prueba.
8.2 Estándares internacionales
- ASTM A240/A240M: Define los requisitos para la placa de acero inoxidable de cromo y cromo-níquel, hoja, y despojar para vasos a presión y aplicaciones generales.
- ASME SA-240: Cubre placas de recipientes a presión, hoja, y despojar para su uso en recipientes a presión y para aplicaciones generales.
8.3 Certificaciones de la industria
- Certificación de la FDA: Asegura que los materiales sean seguros para aplicaciones de contacto de alimentos.
- ISO 9001: Especifica los requisitos para un sistema de gestión de calidad, Asegurar la calidad constante del producto y la satisfacción del cliente.
9. Comparación con otros grados de acero inoxidable
| Propiedad | EN 1.4301 (304) | EN 1.4307 (304L) | EN 1.4401 (316) | EN 1.4373 (202) |
|---|---|---|---|---|
| Contenido de carbono (%) | ≤ 0.08 | ≤ 0.03 | ≤ 0.08 | ≤ 0.15 |
| Manganeso (%) | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | 7.5–10.5 |
| Níquel (%) | 8.0–10.5 | 8.0–10.5 | 10.0–13.0 | 4.0–6.0 |
| Cromo (%) | 17.5–19.5 | 17.5–19.5 | 16.5–18.5 | 17.0–19.0 |
| Molibdeno (%) | 0 | 0 | 2.0–2.5 | 0 |
| Nitrógeno (%) | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | 0.25–0.5 |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 500–700 | 500–700 | 515–750 | 600–880 |
| Fuerza de producción (MPa) | ≥ 215 | ≥ 200 | ≥ 205 | 320–340 |
| Alargamiento en el descanso (%) | ≥ 45 | ≥ 45 | ≥ 40 | 35–45 |
| Resistencia a la corrosión | Bien | Bien | Excelente | Moderado |
| Soldabilidad | Excelente | Excelente | Excelente | Bien |
| Aplicaciones | Uso general | Estructuras soldadas | Marina, químico | Aplicaciones sensibles a los costos |
Nota:
EN 1.4307 (304L) tiene un contenido de carbono más bajo, Reducción del riesgo de precipitación de carburo durante la soldadura.
1.4401 acero inoxidable (316) contiene molibdeno, Mejora de la resistencia a la corrosión, especialmente en entornos de cloruro.
EN 1.4373 (202) es un acero inoxidable austenítico desarrollado para proporcionar una alternativa económica a las calificaciones tradicionales como 304.
10. Preguntas frecuentes
10.1 Poder 304 El acero inoxidable se utilizará en ambientes marinos?
No, es Contenido de bajo molibdeno lo hace inadecuado para condiciones ricas en cloruro. Use 316L o 2205 Dúplex en su lugar.
10.2 ¿Cuál es la temperatura máxima del servicio??
Arriba a 800°C en entornos oxidantes, Pero la exposición prolongada puede causar precipitación de carburo.
Q2: Can EN 1.4301 El acero inoxidable se suelde a?
Sí, EN 1.4301 se puede soldar utilizando varias técnicas, incluyendo soldadura de tig y mig, sin un riesgo significativo de corrosión intergranular.
Q3: ¿Cómo lo hace y 1.4301 compare to EN 1.4401?
EN 1.4401 (316 acero inoxidable) ofrece una mejor resistencia a la corrosión, especialmente en entornos de cloruro, pero generalmente es más caro que en 1.4301.
11. Conclusión
EN 1.4301 El acero inoxidable se encuentra como un versátil, solución rentable para industrias que requieren resistencia a la corrosión moderada, Formabilidad, y fuerza.
Mientras que sus limitaciones en los entornos de cloruro requieren una cuidadosa selección de material, Su dominio en aplicaciones de uso general subraya su papel como el acero inoxidable "predeterminado".
Para resistencia a la corrosión crítica, aleaciones de mayor grado como 316L o 2205 Se recomiendan dúplex.
Siempre consulte las hojas de datos técnicos y los estándares de la industria para aplicaciones específicas.