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Acero Inoxidable 520, Jesus González, Junio, 2006 www.outokumpu.com
Características del Acero Inoxidable PROPIEDADES QUE SE DEMANDAN: Resistencia a la Corrosión Resistencia Mecánica Acabados Superficiales
2 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Resistencia a la Corrosión: HA DE TENERSE EN CUENTA: A) RESPECTO DEL MEDIO AGRESIVO:
Naturaleza del Medio. Concentración del Medio Agresivo. Temperatura.
B) RESPECTO AL ACERO INOXIDABLE: INOXIDABLE Composición Química del Acero Inox. PRE = %Cr + 3,3 · %Mo + 16 · %N Acabado Superficial 3 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Resistencia a la Corrosión del Acero Inoxidable. OTK 4006 4028 4016 4301 4307 4541 4401 4404 4436 4432 4571
ASTM 410 420 430 304 304L 321 316 316L 316HMo 316LHMo 316Ti
EN 1.4006 1.4028 1.4016 1.4301 1.4307 1.4541 1.4401 1.4404 1.4436 1.4432 1.4571
Cr Ni Mo C 12,5 0,08 12 0,35 16 0,35 17,5 8 0,07 17,5 8 0,03 17 9 0,08 16,5 10 2 0,07 16,5 10 2 0,03 16,5 10,5 2,5 0,05 16,5 10,5 2,5 0,03 16,5 10,5 2 0,08
LDX-2101 SAF-2304 OTK-2205 SAF-2507
S32101 S32304 S31803 S32750
1.4162 1.4362 1.4462 1.4410
21,5 23 22 25
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1,5 4,8 5,7 7
0,3 0,3 3,1 4
0,03 0,02 0,02 0,02
N
Otros PRE 12 12 16 17,5 17,5 Ti 17 23,1 23,1 24,75 24,75 Ti 23,1
0,22 5Mn 0,1 0,17 0,27
25,5 26,5 35 43
Resistencia a la Corrosión del Inox. Elementos clave: Cr (Elemento Alfágeno, ferritizante, clave para la pasivación y de precio bajo). Mo (Elemento Alfágeno, mayor influencia que el Cr en resistencia a la corrosión, debe compensarse con mas Ni para mantener el carácter austenítico, y su precio es muy elevado y fluctuante). N (Elemento Ganmágeno, austenitizante, incrementa mucho la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas, es barato pero de complicada tecnología para adicionarse al acero). Por eso…
PRE = %Cr + 3.3 ·%Mo + 16 · %N
5 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Exteriores con fuerte influencia marina. Los ambientes de fuerte influencia marina son: ¾ Lugares cercanos a la costa. Cuanta mas cercanía a la costa, mayor influencia de este ambiente. ¾ Lugares afectados por ambientes o corrientes de aire con fuerte impacto de la influencia del mar. Características de los ambientes marinos: Alto contenido en cloruros en el ambiente. Partículas sólidas en suspensión con alto poder abrasivo. 6 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Aceros Inoxidables en Exteriores Mecanismo de picadura incipiente:
Formación de gota en rocío matinal. Concentración de cloruros en esta gota. Con el efecto del sol se evapora parte de la gota. En consecuencia aumenta la concentración de cloruros. El efecto del sol hace aumentar la temperatura. El aumento de la temperatura, aumenta el efecto de corrosión. En consecuencia se forma la picadura.
Otros factores: Acabado superficial muy rugoso acentúa la sensibilidad a la corrosión. Las abrasiones mecánicas por partículas sólidas en suspensión deterioran el acabado superficial y la rugosidad.
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Acero inoxidable en el exterior. Gota inicial Volumen inicial V1 Concentración inicial de Cl- = [ Cl ]1 Incremento de Temperatura. Disminuye el Volumen V2 Aumenta la concentración de Cl-
Nueva concentración de cloruros [ Cl- ]2 V1 > V2 [Cl-]1 < [Cl-]2 Mayor [Cl-] y mayor T = Mayor riesgo de corrosión 8 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Resistencia a la Corrosión del Inox. Aceros DUPLEX. Mayor contenido en Cr y N. Menor contenido en Ni. Mayores valores PRE (mas resistencia a la corrosión). Precios mas estables. OTK LDX-2101 SAF-2304 OTK-2205 SAF-2507
ASTM S32101 S32304 S31803 S32750
EN 1.4162 1.4362 1.4462 1.4410
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Cr 21,5 23 22 25
Ni 1,5 4,8 5,7 7
Mo 0,3 0,3 3,1 4
C 0,03 0,02 0,02 0,02
N Otros PRE 0,22 5Mn 25,5 0,1 26,5 0,17 35 0,27 43
ACABADOS SUPERFICIALES. Los acabados superficiales menos rugosos (mas brillantes) son mas resistentes a la corrosión. Acabado típicos: 1D: 2E: 2B: 2H:
Laminado caliente, tratamiento térmico y decapado/pasivado. Laminado frío, tratamiento térmico, granallado y decapado/pasivado. Laminado frío, tratamiento térmico, decapado/pasivado y “skimpassed” 2B + temper roll (cold worked)
2R(BA):Laminado frío, tratamiento térmico ** decapado/pasivado y “skimpassed” ** Atmósfera controlada. 10 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Propiedades Mecánicas. Límites Elásticos Rp0.2 y Rp1.0 Carga de Rotura Rm Alargamiento Unitario A Dureza Superficial HB. Los aceros austeníticos convencionales tienen en general, propiedades mecánicas bajas y en consecuencia requieren espesores fuertes. Por el contrario tienen alargamientos unitarios grandes. Además la dureza superficial de los austeníticos convencionales es mas bien baja y por lo tanto también lo es, su resistencia a la abrasión. 11 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Propiedades Mecánicas OTK ASTM 4006 410 4028 420 4016 430 4301 304 4307 304L 4541 321 4401 316 4404 316L 4436 316HMo 4432 316LHMo 4571 316Ti OTK ASTM LDX-2101 S32101 SAF-2304 S32304 OTK-2205 S31803 SAF-2507 S32750
Rp0.2 450 Mpa 600 Mpa 240 Mpa 210 Mpa 200 Mpa 200 Mpa 220 Mpa 220 Mpa 220 Mpa 220 Mpa 220 Mpa Rp0.2 450 Mpa 400 Mpa 460 Mpa 530 Mpa
Rp1.0
250 Mpa 240 Mpa 240 Mpa 260 Mpa 260 Mpa 260 Mpa 260 Mpa 260 Mpa Rp1.0 490 Mpa
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Rm 730 800 Mpa 450 Mpa 520 Mpa 500 Mpa 500 Mpa 520 Mpa 520 Mpa 530 Mpa 520 Mpa 520 Mpa Rm 650 Mpa 630 Mpa 640 Mpa 730 Mpa
A 20% 10% 20% 45% 45% 40% 45% 45% 40% 45% 40% A 30% 25% 25% 20%
Dureza HB 220 HB 245 HB 200 HB 215 HB 215 HB 215 HB 215 HB 215 HB 215 HB 215 HB 215 HB Dureza HB 260 HB 290 HB 290 HB 310 HB
Mejora de las Propiedades Mecánicas Deformación en frío de los materiales. Terminación 2H ¾
Cuando se deforma un acero inoxidable en frío se incrementan sus propiedades mecánicas (límite elástico, carga de rotura, dureza superficial, etc) a costa de reducir su capacidad de alargamiento. ¾
Las propiedades mecánicas se restablecen en el acero con un tratamiento térmico (annealing), a una T de entre 1050 a 1150 C, dependiendo del acero y un enfriamiento posterior muy rápido.
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Mejora de las Propiedades Mecánicas ¾
La deformación en frío se puede llevar a cabo en espesores bajos, (los espesores mayores de 6-8 mm, no son deformables por laminación en frío).
¾
Por deformación en frío se provoca un cambio estructural que hace el material mas tenaz y duro pero con deformabilidad adicional y capacidad de predicción de su comportamiento para el diseñador y usuario.
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Cold Worked o Temper Roll (Acabado 2H). Este tipo de producto laminado en frío ofrece: Ï Tenacidad Ï Aligeramiento Ï Fácil de trabajar Además es superficialmente muy duro por lo que: Se mantiene la resistencia a la corrosión Se alarga el ciclo de vida del material Se reduce prácticamente el mantenimiento Es infinitamente reciclable En sus aplicaciones destacan sus aspectos: 9 Estético, higiénico y fácil de limpiar 9 No necesita tratamiento superficial 9 Ligero, resistente y fácil de soldar 9Resistente a la corrosión y a la abrasión 15 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Cold Worked o Temper Roll (Acabado 2H). APLICACIONES TÍPICAS: ¾ Componentes de camiones y automóviles aligerados. ¾ Componentes para absorción de energía en choques. ¾ Componentes estructurales en trenes. ¾ Instalaciones ganaderas. ¾ Mobiliario ¾ Edificación ¾ Equipamientos de jardín ¾ Muelles ¾ Chapas de desgaste ¾ Cintas de transporte ¾ Tubos flexibles ¾ Carcasas y protecciones 16 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Cold worked stanless steel Temper Rolled (Acabado 2H). 950
Stress [Mpa]
A5%
Hv
40
350
30
325
20
300
10
275
0
250
Rm
900 850
Hv
800 750 700
A5
Rp 1.0 Rp 0.2
650 600 550 500 0
5
10
15
Cold Stretched [%] 17 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
20
25
Rango de Producción del material 2H Sheet Sheared Thickness
0.4 – 3.2* mm
Width
400 – 1350 mm
Length
400 – 8000 mm
Coil Slitted or trimmed Thickness
0.4 – 3.2* mm
Width
50 – 1350 mm
Length
7,5 kg per mm coil width (standard steels)
Narrower widths can also be supplied on request.
* Max thickness depending on strength classification. 18 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Composiciones típicas para las calidades mas habituales. Outokumpu EN/ASTM
Typical values, % C Cr Ni Mo
Description
Temper rolled 1.4301/301
0.10
17
7
-
A steel which can be cold rolled to high, preset, yield strength and tensile strength values. This steel offers an excellent combination of strength and formability.
Temper rolled 1.4307/304L
0.02
18.3
9.2
-
Elongation at rupture is slightly lower. Manufactured with a tensile strength of up to 1300MPa.
Temper rolled 1.4404/316L
0.02
17.5
11
2.2
This steel should be chosen where high corrosion resistance is required. It has superior resistance to pitting, crevice corrosion and general corrosion. The mechanical properties are equivalent to those of 1.4307/304L Temper rolled.
19 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
Tipos de “Cold worked” según su grado de deformación en frío. Product conditions
Strength classification EN ASTM approx.
Rm MPa
Rp0.2 MPa
Temper rolled 1.4301/301
C700 C850 C1000 C1150 C1300
(1/8 Hard) 1/4 Hard (1/2 Hard) (3/4 Hard) Full Hard
700-850 850-1000 1000-1150 1150-1300 1300-1500
-400 -600 -750 -900 -1100
45 35 30 20 12
Temper rolled 1.4307/304L 1.4404/316L
C700 C850 C1000 C1150
1/8 Hard 1/4 Hard 1/2 Hard 3/4 Hard
700-850 850-1000 1000-1150 1150-1300
-550 -750 -900 -1100
40 25 12 8
Normativa Aplicable: ASTM: A666 EN: 10088-2 y 10151 DIN: 17204 20 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
A5% typical
Radios de curvatura en función del endurecimiento.
Strength, rm (MPa)
Bend factor for traverse bend
Bend factor for longitudinal bend
800
0.5
0.5
1000
0.5
1
1200
1
1.5
1400
1.5
3
1600
2
4
1800
3
5
2000
5
Not bendable
Based on bending 1.4301/301 Temper rolled stainless steel
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Mejora de las Propiedades Mecánicas Si el diseño se lleva a cabo limitando la deformación en lugar de la tensión admisible, los espesores bajos están limitados y las propiedades mecánicas deben ser intrínsecas del material a utilizar. Los aceros de nueva generación DUPLEX aportan grandes propiedades mecánicas debido a la naturaleza de su estructura ferrito-austenítica. En este tipo de estructura se obtienen las ventajas de ambas estructuras incrementándose fuertemente los límites elásticos, cargas de rotura y dureza superficial. El alargamiento unitario no es tan elevado como en los aceros austeníticos pero se mantiene por encima del 20%.
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Materiales Emergentes:
DUPLEX
Los materiales Duplex aportan unas muy buenas propiedades mecánicas sin necesidad de deformación en frío. OTK LDX-2101 SAF-2304 OTK-2205 SAF-2507
ASTM S32101 S32304 S31803 S32750
Rp0.2 450 Mpa 400 Mpa 460 Mpa 530 Mpa
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Rp1.0 490 Mpa
Rm 650 Mpa 630 Mpa 640 Mpa 730 Mpa
A 30% 25% 25% 20%
Dureza HB 230 HB 290 HB 290 HB 310 HB
RENDIMIENTO DE USAR MATERIALES DUPLEX Las propiedades mecánicas de los aceros duplex facilitan un gran ahorro de costes: 1.- Menor espesor y por tanto menos material a comprar. 2.- Menor coste en preparación de bordes. 3.- Menor aporte de material de soldadura. 4.- Menos tiempo de soldeo. 5.- Menor coste en END (Ensayos No Destructivos) 6.- Menor ratio de manejo en taller Tn/hombre. 7.- Menor capacidad de grua requerida. 8.- Menor peso en transporte. La suma de todos estos costes es un ahorro muy considerable.
Puente de Cala Galdana en la isla de Menorca
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CALIDADES ESPECIALES Rp0.2 [MPa] 750
SAF2507
Duplex
500 LDX 2101 2304
2205
254 SMO
250 1.4301
1.4401
Austeníticos
904L
”Resistencia a la corrosión”
Duplex: Aceros Inoxidables de Estructura Ferrítico-Austenítica. Situación respecto a los aceros austeníticos. 25 | July 17, 2006 | Acero Inoxidable para Exteriores
OTROS PRODUCTOS EN INOX. Las barras refuerzo en hormigón armado también pueden ser de acero inoxidable. Al amparo de la norma BS-6744 (2001) se fabrica alambrón de armado en construcciones de hormigón desde 5 mm hasta 27 mm de diámetro, en bobinas para su prefabricación por otros. También esta disponible en diversas calidades de inoxidable: 304N (EN-1.4301) 316 (EN-1.4436) 316LN (EN-1.4429) S31803 (EN-1.4462)
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Contactos: Outokumpu España & Portugal CENTRAL: Outokumpu, S.A.
Iparraguirre, 59 Planta 1ª ES-48980 Santurce (Vizcaya) Tel. : +34 944 937 024 Fax: +34 944 833 904
Outokumpu, S.A.
Celestino Junquera, 2 oficina 42 ES-33202 Gijón (Asturias) Tel.: +34 985 351 950 Fax: +34 985 356 071
Outokumpu, S.A.
Balmes, 109 1º 3ª ES-08008 Barcelona Tel.: +34 933 238 134 Fax: +34 933 238136
Outokumpu, S.A.
Félix Rodríguez de la Fuente, 34 local A ES-28110 Algete (Madrid) Tel.: +34 916 281 950 Fax: +34 916 281 265
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Outokumpu, Lda.
Edificio Central Plaza Rua Caldas Xabier, 38 2º DTO, P4150 Oporto (Portugal) Tel.: +351 226 076 740 Fax: +351 226 076 748
¡ Muchas Gracias !
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