¿Cuál es el punto de fusión del acero inoxidable? – Una guía completa

1.0 Rango de punto de fusión del acero inoxidable

Aceros inoxidables austeníticos (por ejemplo, 304, 316): tienen puntos de fusión ligeramente más bajos pero ofrecen excelente ductilidad y resistencia a la corrosión.

• Aceros inoxidables ferríticos: Se caracterizan por tener puntos de fusión más altos y presentan una excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión bajo tensión.
• Aceros inoxidables martensíticos:Con altos puntos de fusión y gran dureza, son ideales para aplicaciones resistentes al desgaste y de alta resistencia, como herramientas de corte y piezas de automóviles.

El punto de fusión del acero inoxidable varía según su composición, pero la mayoría de los grados se encuentran dentro del rango de 1400 °C a 1530 °C (aproximadamente 2550 °F a 2790 °F).

Consejo: A pesar de sus altos puntos de fusión, las temperaturas reales de trabajo son mucho más bajas. Por ejemplo, el Tipo 304 se recomienda para su uso en aire hasta 870 °C (1598 °F), mientras que el Tipo 310 puede soportar hasta 1050 °C (1922 °F).

1.1 Tabla de temperaturas de fusión de los grados de acero inoxidable

2.0 Diferencias de punto de fusión entre el acero inoxidable 304 y el 316

304 y 316 son los aceros inoxidables austeníticos más comunes, ambos presentan una estructura cristalina cúbica centrada en la cara (FCC) que permanece estable desde el punto de solidificación hasta el punto de fusión.

• acero inoxidable 304 rango de fusión: aproximadamente 1400–1450 °C (2552–2642 °F)
• Rango de fusión del acero inoxidable 316: aproximadamente 1375–1400 °C (2507–2552 °F)

La diferencia en los puntos de fusión se debe principalmente a su composición química: el 316 contiene un mayor porcentaje de níquel y molibdeno añadido, lo que reduce ligeramente su punto de fusión.

3.0 Factores clave que afectan el punto de fusión del acero inoxidable

3.1 Efecto de los elementos de aleación

 El acero inoxidable se compone principalmente de hierro, cromo y níquel. El cromo aumenta la resistencia a la corrosión y eleva el punto de fusión; el níquel mejora la tenacidad, pero reduce el punto de fusión; el carbono aumenta la dureza, y un mayor contenido de carbono generalmente se correlaciona con un punto de fusión más alto.

Puntos de fusión de los elementos de aleación clave:

• Hierro (Fe):1535°C
• Cromo (Cr):1890°C
• Níquel (Ni):1453°C

La combinación de estos elementos mejora la resistencia a la oxidación y la resistencia a altas temperaturas. Sin embargo, ciertas combinaciones pueden causar una depresión del punto de fusión, lo que significa que el acero inoxidable, a pesar de contener elementos de alto punto de fusión, no siempre tiene un punto de fusión general más alto que el acero convencional; depende de la proporción de aleación.

3.2 Estructura cristalina

La estructura cristalina del acero inoxidable también influye en su punto de fusión.

• Austenítico (FCC): buena ductilidad, punto de fusión relativamente más bajo
• Ferrítico (BCC): punto de fusión más alto
• Martensítico: formado mediante tratamiento térmico, estructura compleja, punto de fusión influenciado por los métodos de procesamiento

3.3 Condiciones externas:

• Presión: una presión más alta aumenta el punto de fusión.
• Atmósfera: gases como el oxígeno y el azufre pueden afectar el comportamiento del material a altas temperaturas.
• Impurezas: niveles más altos de impurezas (por ejemplo, azufre, fósforo) reducen el punto de fusión.

3.4 Efectos del tratamiento térmico sobre el punto de fusión y el rendimiento:

Si bien el tratamiento térmico no cambia significativamente el punto de fusión, sí altera la estructura y el rendimiento del material.

• Recocido: mejora la ductilidad, reduce la tensión residual
• Temple: aumenta la resistencia, mejora la resistencia al choque térmico.
• Alivio de tensiones: mejora la estabilidad del material y reduce el riesgo de deformación.

4.0 ¿Por qué el acero inoxidable no tiene un punto de fusión fijo?

El acero inoxidable es una aleación compuesta de hierro, cromo, níquel, molibdeno y otros elementos, cada uno con un punto de fusión diferente. A diferencia de los metales puros, que se funden a una sola temperatura, el acero inoxidable se funde en un rango de temperaturas a medida que pasa gradualmente de sólido a líquido.

Este rango de fusión está definido por dos términos clave:

• Temperatura de solidus: la temperatura a la que comienza la fusión
• Temperatura de Liquidus: la temperatura a la que el material está completamente fundido.

5.0 ¿Por qué es importante conocer el punto de fusión del acero inoxidable?

Al utilizar metales en entornos de alta temperatura, es fundamental comprender su punto de fusión. Elegir un material con un punto de fusión demasiado bajo puede provocar deformaciones, fallos o accidentes catastróficos. Por lo tanto:

Los ingenieros de diseño deben asegurarse de que el material pueda soportar las temperaturas de funcionamiento más altas.

Los procesos como la soldadura y el tratamiento térmico deben considerar el rango de fusión para garantizar una calidad segura y constante.

Fusión y procesamiento:

El rango de fusión es crucial para los fabricantes de acero: permite controlar la fusión y la colada dentro del rango de temperatura adecuado; y determinar los métodos de procesamiento adecuados (laminación, forja, etc.). Si bien el punto de fusión puede no afectar directamente a los usuarios finales, como diseñadores o ingenieros, sí afecta indirectamente la viabilidad de fabricación y las características del tratamiento térmico.

6.0 Rendimiento a altas temperaturas y resistencia a la fluencia

Incluso por debajo del punto de fusión, las altas temperaturas pueden provocar: reducción de la resistencia a la tracción (por ejemplo, la resistencia del 100% a 870 °C puede caer a 50% a 1000 °C); deformación estructural que conduce a una reducción de la capacidad de carga y flexión; aumento de la oxidación, dañando la película protectora de óxido y aumentando el riesgo de corrosión; expansión térmica, aflojando las soldaduras y comprometiendo la integridad estructural.

Resistencia a la oxidación y sulfuración:

El cromo mejora la resistencia a la oxidación en el acero inoxidable; las aleaciones con alto contenido de níquel pueden perder resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas; el punto de fusión afecta indirectamente la resistencia a la corrosión en entornos extremos.

7.0 Consideraciones en la fabricación y soldadura

El punto de fusión determina la idoneidad del acero inoxidable para la fundición, la soldadura y otros métodos de procesamiento térmico.

• Acero inoxidable 304: punto de fusión más alto y buena retención de calor, adecuado para entornos de temperatura media a alta.
• Acero inoxidable 316: mejor ductilidad y resistencia superior a la corrosión, ideal para entornos marinos o químicos

La siguiente lista incorpora varios metales comunes y sus puntos de fusión correspondientes.

8.0 Preguntas frecuentes: Punto de fusión del acero inoxidable