ACERO INOXIDABLE 316 y 316 L PROPIEDADES Y CARACTERISTCAS FISICO-QUIMICAS
EDWIN GAMBOA POVEDA ROBINSON ALVAREZ MARTINEZ
FUNDACION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADOR LIBERTADORES ES
PRESENTADO A: ING OSCAR PRIETO MATERIALES DE INGENIERIA
PROYECTO CATEDRA LIBERTADORA
ACERO INOXIDABLE 316 y 316 L PROPIEDADES Y CARACTERISTCAS FISICOQUIMICAS
EDWIN GAMBOA POVEDA ROBINSON ALVAREZ MARTINEZ
PROFESOR ING OSCAR PRIETO
FUNDACION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADOR LIBERTADORES ES
TABLA DE CONTENIDO 1. TITULO 2. INTRODUCCION 3. PROBLEMATICA 4. JUSTIFICACION 5. OBJETIVO GENERAL 6. OBJETIVOS ESPECIFICOS 7. MARCO HISTORICO 8. MARCO REFERENCIAL 9. PRINCIPAL CARACTERISTICA DEL AISI 316 10. CARACTERISTICAS QUIMICAS 11. SOLDADURAS DEL 316 12. CARACTERISTICAS FISICAS 13. OPERACIONES DE LIMPIEZA 14. RESISTENCIAS A ALTAS TEMPERATURAS 15. APLICACIONES 16. DISEÑO METODOLOGICO 17. RECURSOS FINANCIEROS 18. SITOGRAFIA
1. TITULO ACERO INOXIDABLE 316 y 316 L PROPIEDADES Y CARACTERISTCAS FISCO-QUIMICAS
2. INTRODUCCION
Con el presente trabajo se pretende dar a conocer los criterio vigentes y establecidos que forman parte de los compuestos que hacen parte de los componentes del los aceros como los son los aceros inoxidable dando a conocer todas las partes y fundamentos que componen estos materiales que por sus aplicaciones y compuestos se hacen indispensables en algunos procesos de las diferentes industrias y por sus características se emplean específicamente en algún campo de las grandes industrias mundiales.
3. PROBLEMÁTICA
En los procesos donde se utiliza aceros inoxidables si se utiliza el material correcto según sus cualidades y propiedades físico químicos según las aplicaciones o medios a los cuales podrá ser expuesto los materiales.
4. JUSTIFICACION
Para la elaboración y conformación de los distintos tipos de aceros y materiales industriales utilizados en el mundo; conocer claramente las diferentes variantes que tienen los mismos debido a su estructura química interna se hace necesario tener en cuenta las propiedades para así mismo determinar una función o realizar algún cambio según sea necesario en alguna ocasión necesaria.
5. OBJETIVO GENERAL
Conocer ampliamente los componentes del acero inoxidable para reconocer las clasificación realizada en los procesos de estandarización y de este modo comprender las necesidades de aplicaciones de estos materiales en los diversos procesos.
6. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer los elementos aleantes y las proporciones a las cuales están dados para formar el acero en su serie especifica. Determinar las características físicas más notables que presentan los materiales al ser aleados y las reacciones que toman a los diferentes medios para lo cual se determina el efecto de cada compuesto agregado. Aplicar las formas y presentaciones del material para el desarrollo de una labor especifica dando así una mayor eficacia según para las actividades a la que pueda estar sometidos.
7. MARCO HISTORICO
Los primeros trabajos realizados para la fabricación de los hierros y aceros inoxidables datan del siglo XIX. Ya en aquellos días se sabía que el hierro aleado con ciertos metales, como el cobre y el níquel resistía mejor a la oxidación que el hierro ordinario. En 1865 ya se hacían, aunque en cantidades muy limitadas, aceros con 25 y 35% de níquel que resistían muy bien la acción de la humedad del aire y, en general, del ambiente; pero se trataba de fabricaciones en muy pequeña escala que nunca se continuaron. En esa época no se llegó a estudiar ni a conocer bien esta clase de aceros. En 1872 Woods y Clark fabricaron aceros con 5% de cromo que tenían también mayor resistencia a la corrosión que los hierros ordinarios de esa época. Posteriormente en 1892 Hadfield, en Sheffield, estudió las propiedades de ciertos aceros aleados con cromo y dio a conocer en sus escritos que el cromo mejoraba sensiblemente la resistencia a la corrosión. En 1904-1910, León Guillet y Albert M. Portevin realizaron en Francia numerosos estudios sobre aceros aleados con cromo y níquel, determinando micro estructuras y tratamientos de muchos de ellos. Llegaron a fabricar aceros muy similares a los típicos aceros inoxidables que se usan en la actualidad, pero hasta entonces nunca le dieron especial atención a la inoxidabilidad. El desarrollo original de lo que son actualmente los aceros inoxidables aconteció en los albores de la primera guerra mundial. En forma independiente y casi simultánea, en Inglaterra y en Alemania se descubrieron los aceros inoxidables tal como los conocemos ahora. El metalúrgico inglés Harry Brearly investigando cómo mejorar una aleación para proteger los cilindros de los cañones, encontró que agregando cromo a los aceros de bajo carbono, obtenía aceros resistentes a las manchas (stainless) o resistentes a la oxidación. Los doctores Strauss y Maurer, de Alemania, patentaron en 1912 dos grupos de aceros inoxidables al cromo-níquel de bajo contenido de carbono; uno de éstos, con la denominación 18-8, ha sido utilizado desde entonces en numerosas aplicaciones.
8. MARCO REFERENCIAL
CLASIFICACIONES
AISI, ASTM, NMX.
316 / 316L
UNS
S31600 / S31603
Análisis químico según Norma Nacional NMX B-83 (% en peso):
C máx.
Si máx.
Mn máx. P máx.
S máx.
Cr
Ni
Mo
316
0.08
1.00
2.00
0.045
0.030
16.0018.00
10.0014.00
2.00-3.00
316L
0.03
1.00
2.00
0.045
0.030
16.0018.00
10.0014.00
2.00-3.00
Serie 300 Los Aceros Inoxidables Austeníticos. Son los más utilizados por su amplia variedad de propiedades, se obtienen agregando Níquel a la aleación, por lo que la estructura cristalina del material se transforma en austenita y de aquí adquieren el nombre. El contenido de Cromo varia de 16 a 28%, el de Níquel de 3.5 a 22% y el de Molibdeno 1.5 a 6%. Los tipos más comunes son el AISI 304, 304L, 316, 316L, 310 y 317. Las propiedades básicas son: Excelente resistencia a la corrosión, excelente factor de higiene limpieza, fáciles de transformar, excelente soldabilidad, no se endurecen por tratamiento térmico, se pueden utilizar tanto a temperaturas criogénicas como a elevadas temperaturas. Principales aplicaciones: Utensilios y equipo para uso doméstico, hospitalario y en la industria alimentaria, tanques, tuberías, etc.
Tipo:
Austenitico tipo 16-10 con molibdeno.
Formas y Acabados:
Barra redonda, cuadrada, solera y hexagonal; lámina y placa tubo y piezas forjadas
Características:
Aplicaciones:
Es un acero más resistente a la corrosión que otros aceros al cromoníquel cuando se expone a muchos tipos de corroentes químicos y atmósferas marinas. Maquinabilidad: 45% del 1212; velocidad de 4060 pies / min. Soldabilidad: Adecuado para todos los métodos; utilizar electrodos tipo 316.
Se utiliza ampliamente en la fabricación de equipo para pulpa y papel, cambiadores de calor, equipos de desarrollo fotográfico y flechas para propelas entre otros.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS RECOMENDADOS (VALORES EN O C):
RECOCIDO FORJADO
DUREZA BRINELL TEMPLE BARRAS TEMPERATURA MEDIO DE ENF. RECOCIDAS (1)
1150-1200°C No forjar abajo de 900° 1010-1120 C enfriar rápidamente
Endurecible solo por trabajo mecánico
enfriar rápidamente hasta temperatura 150 ambiente
Propiedades mecánicas típicas según NMX B - 83, de barras en estado recocido: RESISTENCIA LÍMITE DE A LA FLUENCIA REDUCCIÓ RELACIÓN DE TRACCIÓN ALARGAMIENT N DE ÁREA MAQUINABILIDA O EN 2" % kgf/ % D 1212 EF = 100% kgf/ MP MPa [ Ksi ] mm [ Ksi ] mm2 a 2 316 510 ( 52 ) [ 74 ] 206
( 21 [ 30 ] )
316 ( 18 481 ( 49 ) [ 70 ] 176 [ 26 ] L )
40
50
45
9. PRINCIPAL CARACTERISTICA DEL AISI 316
El materia 316 resiste a la corrosión MAS que el 304, no da una Manera general, si no especialmente cuando se trata de una corrosión por picaduras. Los elementos que producen este tipo de corrosión son: flúor, cloro, bromo, y yodo, los cuales se denominan en términos químicos halógenos. El elemento más conocido de ellos es el cloro, presente en el mar, en ambientes marinos y en agua POTABLE. Para proteger al acero inoxidable de las acciones del cloro (cloruros, ion cl.) se introduce en la aleación el elemento molibdeno (MO) en una proporción del 2% al 3 %. El molibdeno dentro del acero inoxidable forma compuestos químicos que protegen al material de la corrosión por picaduras el material AISI 316 también se suele denominar como 18/8/2 refiriéndose al contenido de CROMO/NIQUEL/MOLIBDENO.
10. CARACTERISTICAS QUIMICAS
EL CONTENIDO DE TITANO DEL 316
Las normas especifican que el contenido de titanio debe ser: MINIMO: diez veces el contenido real de carbono sumado al contenido real de nitrógeno de dicha colada (este último a veces no viene en los certificados, por lo cual no se tiene en cuenta) se expresa así: 10(%C+N). MAXIMO: 0,7 % es pequeña si se compara con la de croo 18% - 20% o la de níquel 8 – 11% . Pero es grande si se compara con la de carbono: 0,04 – 0,08%
DECAPADO
Es un procedimiento químico para eliminar la cascarilla y las oxidaciones producidas en caliente(Soldadura, tratamientos térmicos, etc.).Es un proceso para limpiar el acero inoxidable.
El acero inoxidable es de un color croo-níquel, metálico-brillante, cuyo magnifico aspecto se pierde en las zonas soldadas y cuando se realiza un tratamiento térmico en atmosfera normal. Para poder recuperar su aspecto es necesario eliminar todos los óxidos oscuros que se han producido en su superficie y para esto se invento el decapado También se puede eliminar estos óxidos mediante un cepillado o roseado (decapado mecánico). Pero en piezas grandes o con partes internas inaccesibles; el mejor sistema es el decapado químico.
PASIVADO
ES un procedimiento de limpieza que restaura la resistencia ala corrosión de los aceros inoxidables el objetivo principal es restaurar y proteger. Aunque el acero inoxidable se auto pasiva es decir que forma espontáneamente sus óxidos de cromo protectores mediante el pasivado se acelera la formación de esta película protectora y se asegura, mediante inmersión además los baños de pasivado también son capaces de disolver pequeñas manchas de oxido de hierro y por eso hay quienes lo utilizan como procedimiento de limpieza
11. SOLDADURA DEL 316
soldar elementos de 316 utilizando electrodos o barrilla de 316L soldar un elemento de 316 con un elemento de 316 L se parte del supuesto que los materiales a soldar es AISI 316 y que los electrodos o varillas son adecuados para soldadura E3-16L o ER316L, respectivamente como los electrodos son de bajo contenido en carbono teóricamente van a dar una resistencia mecánica inferior al AISI 316. Son embargó ya se ha dicho todos los materiales de acero inoxidable autentico con bajo carbono son AISI 304 L AISI 316L tienen una resistencia mecánica superior al definido a sus correspondientes AISI 304 y AISI 316.
Adamas se hace el sobre cordón de soldadura siempre da un mayor sección resistente. Hay que ser cautos y proceder a las homologaciones de la soldadura. Hay que realizar una probeta de soldadura utilizando AISI 316 como metal base y como metal de aporte los electrodos o varillas de E316L esta probeta servirá para poner a punto los parámetros de soldadura y a su vez para realizar un par de ensayos de tracción estos en los de tracción
demostraran si la resistencia del cordón de soldadura es igual a la exigida como mínimo el, material base, que en el caso del AISI 316 son Mpa: (515 N/mm =53 kg/m2). Si la soldadura va a trabajarse en caliente los ensayos de tracción de las probetas deben hacerse también en caliente a la temperatura de servicio
Si se suelda u elemento de AISI 316 con otro AISI 316 L la precaución que hay que toar es la de utilizar electrodos o varillas R316L o ER316L. es decir que la soladura debe tener las características de bajo carbono que tiene el elemento AOISI 316L Lógicamente el cordón de soldadura tendrá una zona la de dilución del aleto AISI 316 con mas contenido en carbono que el AISI 316L la resistencia de la soldadura no es aspecto que debe preocuas en cuanto que no se le debería exigir una resistencia superior ala de AISI 316L ya que uno de los elementos de la niso es el AISI316L No obstante ensayo de tracción que debiera realizarse para la hoologacion del proceso o para la clasificación del soldador el metal de aportación y el elemento AISI 316 L están protegido contra la corrosión intergranulas y esto podría inducir a dar pasadas de soldadura de muchas energía térmica y a no tener en cuenta la subida de temperatura entre pasadas sin embargo en este caso no debe ser así ya que el otro elemento es AISI 316 y si se descuidan los efectos de la temperatura se provocara corrosión intergranular (sensibilizaron intercristalina) en la zona del material
El tipo AISI es un material diseñado para usos industriales. En la industrial alimentaria es suficiente el empleo de los tipos AISI 304, 304L, 316 y 316L, y cuando hay ciertas temperaturas, como en las vainas de las resistencias electricas,se llega a u8tilizar AISI 321 de todas maneras las temperaturas son siempre inferiores a 300C porque : Los procesos no requieren de temperaturas superiores A partir de esta temperatura el aceroinoidable se recubriría de oxidososcuros y comenzara a contaminar los alimentos Una idea de baja toxicidad del titanio la puede indicar su utilización en implantes quirúrgicos, muchos de los cuales se elaboran en titani puro.
12. CARACTERISTICAS FISICAS
¿AL ACERO INOXIDABLE LO COGE EL IMAN?
Si lo coge, porque el acero inoxidable ferrificó tiene una estructura interna en forma de FERRITA, que es magnética. Lo mismo sucede cuando se produce internamente la forma MARTENSITICA. Sin embargo el acero inoxidable austenitico AISI 304, 316, 321, etc., tiene una estructura interna en forma de AUSTENITA, que no es magnética .En estos casos se forma AUSTENITA, porque en la aleación interviene el níquel
Cuando a un acero inoxidable ferrificó (que solo tiene cromo) se le agrega NIQUEL poco a poco la estructura de FERRITA va cambiando a AUSTENITA y en consecuencia de cogerlo mucho el imán pasa a cogerlo menos.
Cuando la proporción de níquel está entre el 3 % y el 5 % el acero puede tener estructura en forma de ferrita y en forma de austenita al 50 % mitad y mitad. Por ello el imán enganché menos. En estos son los aceros inoxidables dúplex Cuando la proporción de níquel llega a ser del 8 % o más, entonces se considera que el 100 % de la estructura interna esta en forma de austenita y por lo tanto no lo coge en nada el imán Sin embargo si se deforma el acero inoxidable austenitico mediante golpes , aplastados , embutición, curvados etc. Si se engancha el imán en las zonas deformadas. Esto sucede porque en dichas zonas debido al trabajo realzado la austenita (no magnética) se ha transformado en martensitica, que si es magnética Si posteriormente se hace un tratamiento térmico a 1050 ª c, el material se des tensiona y vuelve a ser todo austenitico
¿EL ACERO INOXIDABLE PIERDE SUS PROPIEDADES CUANDO SE ENCUENTRA ALMACENADO POR MUCHO TIEMPO?
No el acero inoxidable permanece inalterable, salvo si el material está expuesto a algún medio agresivo que lo vaya deteriorando externamente. En un almacén lo único que puede suceder es que llene de polvo el cual se va acumulando e impregnando en la superficie y en consecuencia será más difícil sacarlo, más aun cuando se condensa algo de humedad o le caen gotas de aceite del puente grúa. A veces sucede que el polvo que entra de la calle lleva partículas de hierro en suspensión. Este hierro por efectos de la humedad se oxida sobre la superficie del acero inoxidable y es el origen de una picadura. Por lo tanto, aunque el inoxidable no pierde sus propiedades durante su almacenamiento las superficies deben mantenerse limpias.
13. OPERACIONES DE LIMPIEZA
desengrase lavado decapado lavado pasivado lavado con agua desmineralizada
El AISI 316l. Tal como se ha dicho anal comparar el AISI 304l y el AISI 321 la diferencia es que unos se defienden de la corrosión intergranular añadiendo titanio (TI) y otros reduciendo el contenido de carbono (L) Tanto el AISI 316 TI es el AISI 316l. resisten por igual alas corrosiones por picaduras y las intergranulares sin ebargo se aconseja el uso del AISI 316l cuando el material trabaja en frio, temperaturas ambiente o hasta un máximo de 200ª C para servicios de mas de 200ªC se aconseja utilizar AISI 316 Ti En lo que respecta a la resistencia por picaduras hay que resaltar la importancia contenido de molibdeno Las normas indican tanto para el AISI 316 TI como para el AISI 316L un contenido del 2 al 3 % Sin embargo hay una notable diferencia de resistencia al la corrosión de lmaterial con un 2.1% de molibdeno con el que tenga 2,8% por ello las normas europeas dividen en 2 grupos estos tips de acero : los que marcan con un molibdeno mínimo de 2% :
DIN 1.4401 DIN 1.4404 NFA Z6CND 17.11 NFA Z 2CND17.12 S2347 SS 2348
Las que marcan con un molibdeno mínimo de 2.5%
DIN14435 DIN1.4436 NFAZ6CND17.12 NFAZ2CND17.13 SS 2343 SS2353 Estos aceros inoxidables con molibdeno igual o sugerir al 2.5 son los recomendados cuando la corrosión por picadura es la mas importante
14. RESISTENCIA A ALTAS TEMPERATURAS
La resistencia teórica de los materiales (AISI 316 y AISI 310), es semejante y por lo tanto ante un mismo esfuerzo ambos resisten igual.
Sin embargo después de un periodo de tiempo expuesto a 800ªC ; el AISI 316 se habrá oxidado as; el espesor de pared del aterial habrá disminuido y por tanto resistirá menos
15. APLICACIONES
1. INDUSTRIA LACTEA
Para la producción de yogurt se utilizan instalaciones de AISI 304, empleándose también con frecuencia en la producción de yogurt aromatizado conteiner realizado con AISI 316. Este conteiner se usa para el transporte en condiciones de esterilidad de los concentrados de fruta desde los lugares de producción hasta los centros de elaboración. El proceso de pasteurización se lleva a cabo a través de cambiadores de calor con disposición en placas o en tubos. En el caso de cambiadores de placas, se emplea con frecuencia el AISI 3l6, más resistente a la corrosión bajo tensión que el AISI 304, ello es importante puesto que se da la posibilidad de este tipo de corrosión debido a las temperaturas elevadas que pueden alcanzarse y a la presencia de ácido láctico o de productos desinfectantes. El AISI 316 se emplea con frecuencia para la construcción de maquinarias e instalaciones destinadas al tratamiento de quesos salados por la mayor resistencia de este tipo de acero al ataque por cloruros.
2. INDUSTRIA VITIVINICOLA Y OTRAS BEBIDAS
Dentro de la industria vitivinícola podemos distinguir dos fases; la primera incluye la manipulación de la uva, de los mostos y su fermentación para la obtención del vino. La segunda está en relación, sobre todo, con los depósitos para la conservación y el embotellado de los vinos. En la primera fase se emplean máquinas como las pisadoras, las fermentadoras cambiadores de calor, en las que se utiliza con frecuencia el acero inoxidable tipo AISI 304. Cuando las condiciones de funcionamiento son muy duras, por ejemplo en el tratamiento del mosto, que presentan cantidades notables de anhídrido sulfurosos (algunos miles de mg/dm3) y que hay que someter a temperaturas muy elevadas se elige el acero inoxidable tipo AISI 31
3. TRATAMIENTO CONSERVAS VEGETALES Y ZUMO DE FRUTAS
En todas estas instalaciones los aparatos que están en contacto directo con el producto en fase de tratamiento son de acero inoxidable, generalmente AISI 304 o AISI 316, según el tipo de fruta u hortaliza tratado, y según las condiciones de temperatura y tratamiento. De hecho, en las partes que alcanzan temperaturas más elevadas, como en el caso de los concentradores se emplea con frecuencia el AISI 316, principalmente en el tratamiento de ciertos tipos de frutas y hortalizas que puedan resultar especialmente agresivas.
A título de ejemplo, mencionaremos las instalaciones para el tratamiento del tomate y para su concentración en conserva. Con relación a las fases anteriormente citadas, de las cuales omitimos el lavado y selección de los tomates, poco interesantes desde el punto de vista de la selección de los materiales, la fase de tratamiento de las conservas puede subdividirse, con respecto a las instalaciones empleadas en: Trituración de los tomates Calentamiento del producto triturado Tamizado el producto triturado para eliminar las pieles. Las semillas y las partes fibrosas, y obtener un jugo ligero
AISI 316 en las distintas fases de tratamiento que se llevan a cabo mediante el uso de prensas, aparatos de centrifugación, bombas, filtros, des aireadores, pasteurizadores, refrigeradores y depósitos en la fase de tratamiento, conservación y transporte. para la concentración de los zumos de fruta se emplea el AISI 316, tanto en el tratamiento a baja temperatura como en los de evaporación a temperatura elevada, con la recuperación de las esencias volátiles que después se reincorporan al producto concentrado. Especialmente cuando se trabajan los zumos como adición de anhídrido sulfuroso, hay que tener en cuenta que las partes que están en contacto con el agua de condensación, precedente del tratamiento de concentración, se realice con AISI 316.
16. DISEÑO METODOLÓGICO
En la gran versatilidad de productos y materiales que encontramos en el mundo y los diferentes usos y procesos a los cuales el ser humano ha llevado y logrado hacer teniendo en cuenta las propiedades individuales de cada una de las propiedades y exposiciones a las cuales podrá estar expuesto y determinar que material perite una, mayor resistencia y durabilidad según la necesidad u aplicación Teniendo en cuanta todos los factores y agentes naturales que siempre están presentes para lo cual solo se hace un recuento de los materiales más utilizados en su gran mayoría ; para lo cual el presente trabajo se centrara en la elaboración y composición de un material en especial que es el acero inoxidable 316.
Estaño Cobre
DISEÑO METODOLÓGICO
Níquel Aluminio Bronce
Materiales
Aparca Zinc-plomo Plomo-cromo
NO FERROSOS
Wolframio Magnesio-
Aleaciones
Pesado densidad = o mayor 5kg/dm3Ligero densidad 2 y 5kg/dm3
Tipos
Estaño Plata Platino Aleaciones Gris
Hierro S E L A T E M
Ferrosos
Blanca Atruchada Fundiciones Bajo contenido carbono Medio contenido carbono Alto contenido carbono
Maleable americana Maleable europea
Ferritico
Inoxidables Laminado Magnesio o r e c A
Níquel Cromo
Forjado
Contienen
17. RECURSOS FINANCIEROS
Redactores acero inoxidable americanos $ 1000000,00
Guayas, cadenas, ganchos y miles de productos en acero inoxidable
Hieleras en acero inoxidable www.lineasinoxidables.com $ 40000,00
Filtro prensa en acero inoxidable de 40x40 cm. $ 22000000,00
Bebederos agua fría conexión a la red $ 1550000,00
18. SITOGRAFIA
http://www.acerospalmexico.com.mx/316.htm 27 03 2011 http://www.utp.edu.co/~publio17/ac_inox.htm#clasificacion 2011-04-20 http://www.euro-inox.org/pdf/build/Finishes02_SP.pdf 2011 -04 20 http://es.wikipedia.org/wiki/Acero_inoxidable 27 03 2011 http://bonnet.es/metodo%20limpieza.pdf 27-03 2011 http://www.hornostratamientosuperficie.com/noticias/index.php/elementos-deacero-inoxidable/112-historia-del-acero-inoxidable 2011-04-20 http://www.alamaula.com.co/classifieds/search/acero+inoxidable+316+colombia/1 9 27-03 2011
