316/L, 317
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Información General

 

Las aleaciones 316 y 316L son aceros inoxidables austeníticos que contienen molibdeno.  Son más resistentes a la corrosión general y la corrosión por picaduras o hendiduras que los aceros inoxidables convencionales de cromo y níquel, como la aleación 304. Estas aleaciones también ofrecen mayor fluencia, fuerza de tensión a la rotura y fuerza a la tracción en temperaturas elevadas. Además de excelentes propiedades de resistencia a la corrosión y una fuerza aumentada, las aleaciones 316 y 316L también proporcionan excelente fabricabilidad y formabilidad.
 
 
Estándares: ASTM A240 / ASME SA-240

 

 

 

Aplicaciones

 

  • »   Equipos para las industrias de petróleo y gas.
  • »   Equipos para la preparación de alimentos, especialmente en ambientes de cloruro.
  • »   Compañías farmacéuticas.
  • »   Aplicaciones marinas.
  • »   Aplicaciones de arquitectura.
  • »   Implantes médicos, incluyendo a los clavos, tornillos e implantes ortopédicos.
  • »   Sujetadores

 

 

 

Composición Química

 

Elemento

316

316l

317

Carbono

0,08

0,03

0,03

Manganeso

2,0

2,0

2,0

Silicio

0,75

0,75

0,75

Cromo

16,0 - 18,0

16,0 - 18,0

18,0 - 20,0

Níquel

10,0 - 14,0

10,0 - 14,0

11,0 - 15,0

Molibdeno

2,0 - 3,0

2,0 - 3,0

3,0 - 4,0

Fósforo

0,045

0,045

0,045

Azufre

0,030

0,03

0,03

Nitrógeno

0,10

0,10

0,10

Hierro

Balance

Balance

Balance

 

Resistencia a la Corrosión

 

Las aleaciones 316, 316L y 317L son más resistentes a la corrosión atmosférica y otros tipos de corrosión leves que los aceros inoxidables 18-8. Por lo general, elementos que no corroen a los aceros inoxidables 18-8 no atacarán a estos grados. Una excepción conocida son los ácidos altamente oxidantes, tales como el acido nítrico,  a lo cual los aceros inoxidables que contienen molibdeno son menos resistentes.
 
Las aleaciones 316 y 317L son considerablemente más resistentes a soluciones de ácido sulfúrico que cualquier otro tipo de acero inoxidable de cromo-níquel. En temperaturas tan altas como  120°F (38°C), las dos tienen una resistencia excelente a concentraciones altas. Donde se produce condensación de gases que contienen azufre, estas aleaciones son mucho más resistentes que otros tipos de aceros inoxidables. Sin embargo, en tales aplicaciones, la concentración de ácido tiene una marcada influencia en la velocidad de ataque y debe ser determinada cuidadosamente.
 
Las aleaciones que contienen molibdeno también proporcionan resistencia en una amplia variedad de otros ambientes. Como se muestra por los siguientes datos de laboratorio, estas aleaciones ofrecen una resistencia a una solución de 20% ácido fosfórico en ebullición. También son ampliamente utilizados en el manejo de ácidos orgánicos y ácidos grasos calientes. Este es un factor en la fabricación y manipulación de ciertos productos alimenticios y farmacéuticos donde los aceros inoxidables que contienen molibdeno son necesarios, con el fin de minimizar la contaminación metálica. 
 
Por lo general, las aleaciones 316 y 316L se consideran igualmente buenas, lo mismo es cierto para la aleación 317L. Una excepción notable es en ambientes suficientemente corrosivos para causar la corrosión intergranular de las soldaduras y zonas afectadas por el calor. En tales ambientes es preferible utilizar las aleaciones 316L y 317L porque los niveles bajos de carbono aumentan la resistencia a la corrosión intergranular. 
 
 
 
Corrosion de picaduras/hendiduras
La resistencia de los aceros inoxidables austeníticos a la corrosión por picaduras y/o hendiduras en la presencia de cloruro u otros iones haluros se ve reforzado por mayores cantidades de cromo, molibdeno y nitrógeno. La resistencia a las picaduras de la aleación 316 y 316L (24.2) es mejor que la de la aleación 304 (19.0).  Esto refleja su mejor resistencia debido a su contenido de molibdeno. La aleación 317L ofrece una mejor resistencia a la corrosión de picaduras (29.7) debido a su 31% contenido de molibdeno.
Las aleaciones 316 y 317L resistirán aguas con hasta 2000 y 5000ppm de cloruro, respectivamente. Aunque estas aleaciones se han utilizado con éxito variable en agua salada (19.000 ppm de cloruro) no se recomiendan para tal uso. Las aleaciones 316 y 317L se consideran adecuadas para algunas aplicaciones marinas, tales como los rieles de barcos y detalles y fachadas de edificios cerca de la costa que están expuestos a niebla salina. Los aceros inoxidables 316 y 317L realizan un test de100 horas de espray de 5% de sal sin pruebas de corrosión.
 
 
Corrosión Intergranular
Amabas aleaciones 316 y 317L son susceptibles a la precipitación de carburos de cromo en los límites del grano cuando se exponen a temperaturas en el rango de 800 a 1500°F (427 a 816°C). Tales aceros “sensibilizados” están sujetos a la corrosión intergranular cuando se exponen a ambientes agresivos. Sin embargo, cuando los periodos de exposición son cortos, como en la soldadura, la aleación 317L, con mayor contenido de cromo y molibdeno, es mas resistente al atraque intergranular que la aleación 316.  
 
Para aplicaciones en las cuales no se puede recocer secciones traversas pesadas después de la soldadura, o donde se desean tratamientos de bajo temperatura para el alivio de tensión, se deben utilizar las aleaciones 316 y 317L  para evitar el peligro de corrosión intergranular. Esto brinda resistencia al ataque intergranular en periodos cortos de exposición a temperaturas de 800 a 1500°F (427 a 826°C). No se requiere enfriamiento acelerado desde las altas temperaturas para los grados “L” cuando se han recocido grandes partes.

Las aleaciones 316L y 317L poseen la misma resistencia deseable a la corrosión y propiedades mecánicas como las aleaciones de carbono correspondientes y ofrecen una ventaja adicional en aplicaciones altamente corrosivas donde la corrosión intergranular es un peligro.  Aunque el calentamiento de corta duración que se encuentra durante la soldadura  o en el alivio de tensión no produce susceptibilidad a corrosión intergranular, se debe notar que la exposición prolongado a temperaturas entre 800 a 1500°F (427a 826°C) puede ser perjudicial. 

 

 

Resistencia a la Oxidación
Las aleaciones 316 y 317L presentan una excelente resistencia a la oxidación y una baja tasa de escala en atmosferas de aire a temperaturas hasta 1600 a 1650°F (871 a 899°C). El rendimiento de la aleación 316 es generalmente algo inferior al de la aleación de acero inoxidable 304, la cual tiene un contenido superior de cromo (18% frente a un 16% en la aleación 316). 
 
Agrietamiento por corrosión bajo presión
Los aceros inoxidables austeníticos son susceptibles a la corrosión bajo tensión en entornos de halogenuros. Aunque las aleaciones 316 y 317L son algo más resistentes debido a su contenido de molibdeno, siguen bastante susceptibles. Las condiciones que producen la corrosión bajo tensión son: (1) la presencia de iones haluro (generalmente cloruro), (2) los esfuerzos de tracción y (3) temperaturas en exceso de 120°F (49°C).
 
La tensión resulta de la deformación en frio o ciclos térmicos durante la soldadura. El recocido o tratamientos térmicos para aliviar tensión pueden resultar eficaces en la reducción de tensiones, lo que reduce la sensibilidad a la corrosión bajo tensión por haluros. A pesar de que los grados “L” de bajo contenido carbono no ofrecen ninguna ventaja en cuanto a la corrosión bajo tensión, son una mejor elección en condiciones de bajo tensión en ambientes que pueden causar corrosión intergranular.
 
 
Corrosión por picaduras/hendiduras
Las aleaciones 18-8 se han utilizado con gran éxito en aguas dulces que contienen niveles bajos de iones de cloruro. Por lo general, se considera 100ppm de cloruro el límite para las aleaciones 18-8, especialmente si hay grietas presentes. Niveles más altas de cloruro pueden causar corrosión de picaduras y hendiduras. Para condiciones más severas, con niveles mas altos de cloruro, un pH bajo, y/o temperaturas altas, se recomienda el uso de aleaciones con un contenido más alto de molibdeno, como la aleación 316. No se recomiendan las aleaciones 18-8 en ambientes expuestos al mar. 
 
 
 

 

 

 

Propiedades Físicas

 

 

316, 316L, 317L

Densidad

    

 a 20°C: 0.29  lbm/in3 o 8.07  g/cm3

Coeficiente de Expansión Térmica

A 20 - 100°C: 16.5 x 10-6 (m/m)•°K

A 20 - 500°C: 17.6 x 10-6  (m/m)•°K

A 20 - 1000°C: 19.5 x 10-6 (m/m)•°K

Resistividad Eléctrica

a 20°C alloy317: 79.0 Microhm-cm. •cm

Conductividad Térmica

a 20 - 100°C 14.6 W/m•K

Calor Especifico

a 20°C: 450  J/kg•K

a 93°C: 485  J/kg•K

Modulo de Elasticidad

   en tensión (E)

    en cortante (G)

 

29 x 106  psi (200 GPa)

11.9 x 106 psi (82 GPa)

Punto de Fusión

1390 - 1440°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Permeabilidad Magnética

Los aceros inoxidables austeníticos no son magnéticos en el estado recocido y completamente austenítico. La permeabilidad magnética de las aleaciones 316 y 317L en la condición recocida es menos de 1.02 a 200 H (oerstedios). Los valores de permeabilidad para el material deformado en frio varían con la composición y la cantidad de deformación en frio, pero son generalmente más altos que los del material recocido.

Estructura

Cuando están bien recocidas, las aleaciones 316 y 317L son principalmente austeníticas. Puede que pequeñas cantidades de ferrita estén presentes. Cuando se enfría de manera lenta o se mantiene en temperaturas entre 800 a 1500°F (427 a 816°C), se precipitan carburos y la estructura entonces se consiste en austenita más carburos. 

 

 

Propiedades Mecánicas

 Propiedades de Tracción en Temperatura Ambiente

 

Propiedad

Propiedades Mecánicas Mínimas Requeridas Según ASTM A240 y ASME SA-240

316

316L

317L

Limite Elástico
0.2% Desplazamiento
psi (MPa)

30,000 (205)

25,000 (170)

30,000 (205)

Resistencia a la Tracción
psi (MPa)

75,000 (515)

70,000 (485)

75,000 (515)

Porcentaje de
Elongación en
2”o 51 mm.

40.0

40.0

40.0

Dureza Max.
Brinell (RB)

217 (95)

217 (95)

217 (95)

 

 

Rotura de Tensión y Propiedades de Fluencia
A temperaturas alrededor de 1000°F (538°C) y más, fluencia y rotura por tensión se conviertan en consideraciones para los aceros inoxidables austeníticos. Varios investigadores han reportado variaciones considerables en la resistencia a fluencia y rotura por tensión.
 
 
Resistencia al Impacto

Los aceros inoxidables austeníticos recocidos mantienen un alto nivel de resistencia al impacto, incluso en temperaturas criogénicas, propiedad que en combinación con su fuerza y fabricabilidad en bajas temperaturas, ha llevado a su amplio uso en aplicaciones criogénicas. 

 

 

 

 

Propiedades de Fabricación 

 

Fabricación

Los aceros inoxidables incluyendo a las aleaciones 316 y 317L suelen a ser formadas en estructuras complejas. Estas aleaciones se perforan y se forman en esencialmente los mismos equipos que se utilizan para el acero carbono. La ductilidad excelente de las aleaciones austeníticos les permite ser fácilmente formados por flexión, estiramiento, y embutición profunda. Sin embargo, debido a su gran fuerza y dureza, se requieren maquinas de formación bastante mas fuertes que los para aceros carbono.             
 
 
Soldadura
Los aceros inoxidables austeníticos se consideran generalmente lo más soldables de los aceros inoxidables, se pueden soldar utilizando todos los procesos comunes. Dos consideraciones importantes para las juntas de soldadura en estas aleaciones son (1) la evitación del agrietamiento a solidificar, y (2) La preservación de la resistencia a la corrosión de la soldadura y zonas afectadas por el calor. Depósitos de soldadura completamente austeníticos son más susceptibles al agrietamiento durante la soldadura.  Por esta razón, las aleaciones 316 y 317L y los metales de relleno se formulen para solidificar con una pequeña cantidad de ferrita en la microestructura para minimizar la susceptibilidad al agrietamiento.  
 
Para utilizar estructuras soldadas en ambientes corrosivos se aconseja utilizar las aleaciones de bajo carbono  316L y 317L y sus metales de relleno correspondientes. Cuanto mayor sea el nivel de carbono del material que esta siendo soldado, mayor será la probabilidad de que los ciclos térmicos de la soldadura permita la precipitación de carburos de cromo (sensibilización), lo cual podría resultar en corrosión intergranular. Los grados de bajo carbono “L” están diseñados para minimizar o evitar la sensibilización.
 
Depósitos de soldadura con un alto contenido de molibdeno pueden experimentar resistencia a la corrosión degradada en ambientes severos, esto debido a la micro-segregación del molibdeno. Para superar este efecto, se debe aumentar el contenido de molibdeno en el metal de relleno.
 
Precaución con la contaminación del cobre o zinc en la zona de soldadura, ya que estos elementos pueden formar compuestos de bajo punto de fusión que a su vez pueden crear grietas en la soldadura.
 
 
Tratamiento Térmico/Recocido
El tratamiento térmico puede ser necesario durante o después de la fabricación para eliminar los efectos de la conformación en frio o para disolver los carburos de cromo precipitados que resultan de la exposición térmica. Para las aleaciones 316 y 317L el recocido se lleva a cabo por el calentamiento a 1900 a 2150°F (1040 a 1175°C) seguido por enfriamiento al aire o un enfriamiento en agua, dependiendo del espesor de la sección.  El enfriamiento debe ser lo suficientemente rápida para evitar la reprecipitación de carburos de cromo y proporcionar una optima resistencia a la corrosión. En todos los casos, el metal se debe enfriar desde la temperatura del recocido a temperatura “negra” en menos de tres minutos. Las aleaciones 316 y 317L no se pueden endurecer a través de tratamientos térmicos.