Composición del acero inoxidable

Como sabe, los materiales de acero inoxidable se componen de varios elementos metálicos y no metálicos; por supuesto, estamos hablando de acero inoxidable austenítico. Así que hoy vamos a presentar brevemente la composición del acero inoxidable y el rendimiento de cada elemento.

a) Cromo - Elemento básico en el acero inoxidable

El cromo es el elemento más básico para determinar la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. En el medio oxidante, el cromo puede formar una película de oxidación insoluble y rica en cromo para impedir el paso del medio de corrosión. Esta película es muy densa, y está firmemente combinada con el metal, de modo que protege al acero de una mayor oxidación por el medio externo. Además, el cromo también puede ayudar a aumentar el potencial del electrodo del acero. Cuando los átomos del cromo superan los 12,5%, el potencial de electrodo del acero puede cambiar de potencial negativo a positivo. Por lo tanto, la resistencia a la corrosión del acero puede mejorar considerablemente. Si hay más contenido de cromo, mejor será la resistencia a la corrosión del acero. Cuando los átomos del contenido de cromo alcanzan 25% y 37,5%, se producirán la segunda y la tercera mutaciones, haciendo que el acero tenga una mayor resistencia a la corrosión.

b) Níquel - No puede formar acero inoxidable por sí mismo

El níquel influye en la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, pero su eficacia sólo puede lograrse plenamente con el cromo. Si el acero con bajo contenido en carbono requiere una estructura de austenita pura, su contenido en níquel debe alcanzar los 24%. O si es necesario modificar la resistencia a la corrosión del acero en algunos medios, el contenido de níquel debe superar los 27%. Por lo tanto, el níquel no puede formar acero inoxidable por sí mismo. Sin embargo, a temperatura normal, cuando el níquel 9% se mezcla con el acero al cromo 18%, el acero puede obtener una estructura de austenita simple, que puede mejorar la resistencia a la corrosión del acero al medio no oxidante (como el ácido diluido, fosfórico, etc.), y puede mejorar el rendimiento del proceso de soldadura y doblado en frío del acero.

c) Manganeso y nitrógeno - Sustitución del níquel

En comparación con el níquel, el manganeso y el nitrógeno desempeñan una función similar en el acero inoxidable. En el caso del manganeso, su eficacia es sólo la mitad de la del níquel. En cuanto al nitrógeno, su eficacia es 40 veces mayor que la del níquel. Por lo tanto, el manganeso y el nitrógeno pueden utilizarse para sustituir al níquel en la estructura de austenita simple. Sin embargo, la resistencia a la corrosión se reducirá si se añade manganeso en un acero inoxidable con bajo contenido de cromo. Además, el acero austenítico con es difícil de procesar. Por lo tanto, el níquel no será totalmente sustituido por el manganeso en el acero inoxidable.

d) Molibdeno y cobre: mejora de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable

El molibdeno y el cobre pueden mejorar la resistencia a la corrosión del acero inoxidable a algunos medios corrosivos como el ácido acético. En el caso del molibdeno, también puede mejorar significativamente la resistencia a la corrosión de los medios que contienen cloruro, como los ácidos orgánicos. Sin embargo, el acero inoxidable que contiene molibdeno no puede aplicarse al ácido nítrico porque la velocidad de corrosión del acero inoxidable que contiene molibdeno se duplicará si se introduce en el ácido nítrico 65% en ebullición. Además, si se añade cobre al acero inoxidable Cr-Mn, se acelerará la corrosión intergranular del acero inoxidable.

El molibdeno tiene un efecto adverso en la estructura de austenita simple del acero. Por lo tanto, para que el acero con molibdeno tenga una estructura de austenita simple después del tratamiento térmico, el contenido de níquel en el manganeso y otros elementos debe aumentarse en consecuencia.

e) Silicio y aluminio - Mejora de la resistencia a la oxidación del acero inoxidable

El silicio puede mejorar considerablemente la resistencia a la oxidación del acero al cromo. Para el acero con 5% de cromo y 1% de silicio, su resistencia a la oxidación es igual al acero al cromo de 12%. Si se requiere que el acero sea resistente a la oxidación a 1000℃, habrá que añadir 22% de cromo para un acero con 0,5% de silicio. Sin embargo, si el contenido de silicio alcanza de 2,5% a 3%, sólo se requiere 12% de cromo. Los datos también muestran que al añadir 2,5% de silicio en el acero al cromo-níquel Cr15Ni20, su resistencia a la oxidación es equivalente a la de la aleación de cromo-níquel Cr15Ni60.

Además, la adición de aluminio a los aceros con alto contenido de cromo también mejora la resistencia a la oxidación. La función del aluminio es como la del silicio.

El objetivo de añadir silicio y aluminio al acero con alto contenido de cromo es mejorar la resistencia a la oxidación del acero y ahorrar cromo. La adición de silicio y aluminio puede ayudar mucho a la resistencia a la oxidación, pero también tiene muchas desventajas. La más importante es que aumentará la tosquedad del grano y la tendencia a la fragilidad.

f) Tungsteno y vanadio

La adición de tungsteno y vanadio al acero ayuda principalmente a mejorar la resistencia térmica del acero.

g) Boro

La adición de 0,005% de boro en el acero inoxidable ferrítico de alto cromo (Cr17Mo2Ti) mejorará la resistencia a la corrosión del acero en ácido acético de 65% en ebullición. Y si se añade una cantidad mínima de boro (alrededor de 0,0006 ~ 0,0007%), se mejorará la ductilidad en caliente de los aceros inoxidables austeníticos. El boro tiene un buen efecto en la mejora de la resistencia térmica del acero inoxidable, que puede mejorar significativamente la resistencia térmica del acero inoxidable. Además, los aceros inoxidables austeníticos Cr-Ni que contienen boro también tienen aplicaciones especiales en la industria de la energía atómica.

Sin embargo, la adición de boro en el acero inoxidable reducirá la plasticidad y la resistencia al impacto del acero.

h) Otros

Además de los elementos mencionados, la adición de algunos elementos de metales raros o de tierras raras también mejorará el rendimiento de tubería y accesorios de acero inoxidable.