Acero Inoxidable 316
Composición Química
Sección titulada «Composición Química»El Acero Inoxidable 316 es un acero austenítico al cromo-níquel-molibdeno con la siguiente composición química (% en masa):
| Elemento | % Mínimo | % Máximo |
|---|---|---|
| Carbono (C) | — | 0.08 |
| Manganeso (Mn) | — | 2.00 |
| Silicio (Si) | — | 1.00 |
| Fósforo (P) | — | 0.045 |
| Azufre (S) | — | 0.030 |
| Cromo (Cr) | 16.0 | 18.0 |
| Níquel (Ni) | 10.0 | 14.0 |
| Molibdeno (Mo) | 2.00 | 3.00 |
| Hierro (Fe) | Resto | Resto |
La adición de molibdeno mejora notablemente la resistencia a la corrosión por picaduras y en entornos con cloruros. La versión baja en carbono, 316L (C ≤ 0.03 %), está especialmente indicada para aplicaciones con soldadura o riesgo de sensibilización.
Designaciones Equivalentes
Sección titulada «Designaciones Equivalentes»Las principales designaciones equivalentes del acero inoxidable 316 son:
| Norma | Designación |
|---|---|
| UNS | S31600 |
| EN | 1.4401 |
| AISI/SAE | 316 |
| DIN | X5CrNiMo17-12-2 |
| BS | 316S31 |
| JIS | SUS 316 |
Para la versión baja en carbono, la designación EN es 1.4404 y la UNS es S31603.
Propiedades Mecánicas
Sección titulada «Propiedades Mecánicas»Las propiedades mecánicas varían según el estado de tratamiento. A continuación se indican los valores típicos para material en estado recocido:
| Propiedad | Unidad SI | Valor (recocido) | Unidad Imperial |
|---|---|---|---|
| Límite elástico (0.2 %) | MPa | 205 min | 30 ksi min |
| Resistencia a la tracción | MPa | 515 – 690 | 75 – 100 ksi |
| Elongación en 50 mm | % | 40 | — |
| Dureza Rockwell B | HRB | 79 máx | — |
| Dureza Brinell | HB | 217 máx | — |
Con deformación en frío moderada se pueden alcanzar límites elásticos superiores a 480 MPa y resistencias a tracción próximas a 620 MPa, pero con reducción significativa de la ductilidad.
Propiedades Físicas y Térmicas
Sección titulada «Propiedades Físicas y Térmicas»La densidad del acero 316 es aproximadamente 8.0 Mg/m³ (500 lb/ft³). Otras propiedades destacadas son:
| Propiedad | Valor SI | Valor Imperial |
|---|---|---|
| Densidad a 20 °C | 7.99 g/cm³ | 0.288 lb/in³ |
| Módulo de elasticidad (Young) | 193 GPa | 28 × 10⁶ psi |
| Módulo de cizalladura | 77 GPa | 11.2 × 10⁶ psi |
| Relación de Poisson | 0.27 | 0.27 |
| Calor específico | 500 J/(kg·K) | 0.12 BTU/(lb·°F) |
| Conductividad térmica a 100 °C | 16.2 W/(m·K) | 112 BTU·in/(h·ft²·°F) |
| Coeficiente de expansión térmica (20‑100 °C) | 16.0 × 10⁻⁶ /K | 8.9 × 10⁻⁶ /°F |
| Temperatura de fusión | 1375 – 1400 °C | 2500 – 2550 °F |
| Temperatura máxima de servicio (aire) | 870 °C | 1600 °F |
| Resistividad eléctrica a 20 °C | 74 × 10⁻⁸ Ω·m | 29.1 Ω·circ‑mil/ft |
La aleación no es magnética en estado recocido y puede presentar cierta respuesta magnética después del trabajo en frío.
Resistencia a la Corrosión
Sección titulada «Resistencia a la Corrosión»El acero 316 ofrece una resistencia a la corrosión superior al 304, especialmente en ambientes que contienen cloruros, gracias al molibdeno. Entre sus características destacan:
- Resistencia a la corrosión por picaduras y en intersticios en agua marina y entornos clorados moderados.
- Resistencia a los ácidos reductores (sulfúrico, fosfórico, acético) a concentraciones y temperaturas moderadas.
- Excelente comportamiento en atmósferas urbanas y rurales, así como en ambientes industriales leves.
- No es adecuado para exposición prolongada a ácido sulfúrico caliente concentrado, ácido clorhídrico o cloruros a temperaturas elevadas donde puedan aparecer fisuras por corrosión bajo tensión.
La versión baja en carbono (316L) minimiza la precipitación de carburos de cromo durante la soldadura, manteniendo la resistencia a la corrosión intergranular.
Tratamientos Térmicos
Sección titulada «Tratamientos Térmicos»El 316 no es endurecible por tratamiento térmico. La mayoría de las propiedades se obtienen mediante recocido y posterior enfriamiento rápido.
| Tratamiento | Temperatura | Duración | Enfriamiento |
|---|---|---|---|
| Recocido de solubilización | 1010 – 1120 °C | 15 – 30 min por 25 mm de espesor | En agua o aire forzado |
| Alivio de tensiones | 400 – 600 °C | 1 – 2 h | En aire |
Un enfriamiento lento entre 550 °C y 850 °C puede provocar la precipitación de fases no deseadas y pérdida de resistencia a la corrosión. Las piezas soldadas con bajo carbono (316L) no requieren recocido posterior si el espesor no excede los 6 mm.
Aplicaciones Industriales
Sección titulada «Aplicaciones Industriales»El acero inoxidable 316 se utiliza en gran variedad de sectores:
- Industria química y petroquímica: recipientes a presión, intercambiadores de calor, tuberías para fluidos corrosivos.
- Industria alimentaria: equipos de proceso, cubas de fermentación, superficies en contacto con alimentos ácidos o salinos.
- Farmacia y medicina: autoclaves, instrumental quirúrgico, implantes temporales.
- Marino y litoral: componentes expuestos a salpicaduras de agua salada, accesorios náuticos, pasamanos en zonas costeras.
- Tratamiento de aguas: tuberías de agua potable, plantas de desalinización y depuradoras de aguas residuales.
- Arquitectura: revestimientos, fachadas y elementos estructurales en ambientes urbanos y costeros.
Comparativa con Materiales Similares
Sección titulada «Comparativa con Materiales Similares»A continuación se comparan el acero 316 con otros aceros inoxidables austeníticos y dúplex:
| Material | Cr | Ni | Mo | Resistencia a cloruros (PREN)* | Coste relativo |
|---|---|---|---|---|---|
| AISI 304 | 18‑20 | 8‑10.5 | — | 18‑20 | 1 |
| AISI 316 | 16‑18 | 10‑14 | 2‑3 | 24‑26 | 1.3 |
| AISI 316L | 16‑18 | 10‑14 | 2‑3 | 24‑26 | 1.4 |
| Duplex 2205 | 22‑23 | 4.5‑6.5 | 3‑3.5 | 34‑36 | 1.8 |
*PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N (mayor PREN indica mayor resistencia a picaduras).
Frente al 304, el 316 duplica prácticamente la resistencia a la corrosión por picaduras y amplía el rango de uso en ambientes marinos. Los dúplex (como 2205) ofrecen mayor resistencia mecánica y mejor desempeño en cloruros, aunque a un coste más elevado que el 316.
Formatos Disponibles
Sección titulada «Formatos Disponibles»El acero inoxidable 316 se suministra en los siguientes formatos comerciales:
- Chapa y fleje: espesores de 0.5 a 50 mm, anchos hasta 2000 mm.
- Barras y perfiles: redondos, cuadrados, hexagonales y angulares desde 3 mm hasta 300 mm.
- Tubos sin soldadura y soldados: diámetros desde 6 mm hasta 610 mm.
- Alambre y electrodos: para soldadura y aplicaciones de muelle o tejido.
- Forjas y piezas fundidas: según especificación ASTM A743/A744.
También se encuentra disponible en acabados superficiales que van desde el laminado en caliente (Nº 1) hasta los pulidos brillantes (Nº 8), incluyendo acabados satinados y esmerilados para aplicaciones decorativas.
Notas de Fabricación
Sección titulada «Notas de Fabricación»- Mecanizado: El 316 tiene una maquinabilidad del orden del 45 % comparada con el acero al carbono. Se recomienda utilizar herramientas de metal duro o acero rápido al cobalto, con refrigeración abundante.
- Soldadura: Admite soldadura TIG, MIG, arco sumergido y por resistencia. Se prefieren consumibles 316L o 309Mo para reducir el riesgo de corrosión intergranular.
- Conformado en frío: Posee excelente ductilidad, permitiendo embutición profunda, doblado y perfilado sin necesidad de calentamiento. Se endurece por deformación con rapidez moderada.
- Corte: Admite corte por plasma, láser y chorro de agua. Para espesores delgados puede cortarse con cizalla.
Siempre debe limpiarse la superficie después de la fabricación para eliminar óxidos térmicos y contaminación férrica que puedan iniciar corrosión.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la densidad del acero inoxidable 316?
Sección titulada «¿Cuál es la densidad del acero inoxidable 316?»La densidad es aproximadamente 8.0 g/cm³, lo que equivale a unos 500 lb/ft³ en unidades imperiales.
¿Qué diferencia hay entre el 316 y el 316L?
Sección titulada «¿Qué diferencia hay entre el 316 y el 316L?»El 316L tiene un contenido máximo de carbono de 0.03 %, frente al 0.08 % del 316. Esto reduce el riesgo de corrosión intergranular tras soldadura o tratamientos térmicos, manteniendo el resto de propiedades prácticamente idénticas.
¿A qué temperatura máxima puede trabajar el 316?
Sección titulada «¿A qué temperatura máxima puede trabajar el 316?»En servicio continuo al aire, la temperatura máxima recomendada es de 870 °C. Para exposiciones intermitentes puede alcanzar hasta 925 °C.
¿Cuál es la resistencia a la tracción mínima en estado recocido?
Sección titulada «¿Cuál es la resistencia a la tracción mínima en estado recocido?»La resistencia a la tracción mínima es de 515 MPa (75 ksi). En estado deformado en frío puede superar los 620 MPa.
¿El 316 es magnético?
Sección titulada «¿El 316 es magnético?»No, es esencialmente no magnético en estado recocido. Después de trabajo en frío puede mostrar un ligero magnetismo debido a la transformación parcial a martensita.
¿Se puede usar acero 316 en agua de mar?
Sección titulada «¿Se puede usar acero 316 en agua de mar?»Sí, ofrece buena resistencia a la corrosión en inmersiones cortas o salpicaduras de agua marina, pero no es adecuado para inmersión permanente a alta temperatura o en condiciones de muy baja renovación de oxígeno, donde pueden aparecer picaduras. Para esas aplicaciones se recomiendan aceros superdúplex.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=863
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/stainless-steel-classifications-d_368.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/steel_alloy_composition_eu.php?name_id=2132