Guía definitiva sobre las propiedades del acero inoxidable 304

El acero es una aleación que se obtiene mezclando distintos metales base con determinados elementos de aleación. Existen numerosos tipos de aceros inoxidables con distintas propiedades, pero todos tienen algo en común: la adición de cromo, que les confiere resistencia a la corrosión. Uno de los tipos de acero inoxidable más reconocibles, el acero inoxidable 304, se utiliza ampliamente en numerosas industrias.

Este artículo le dará una visión general de las propiedades del acero inoxidable 304. Este artículo le proporcionará una forma estructurada de pensar sobre estas propiedades para que pueda comprender fácilmente los aspectos fundamentales del acero inoxidable 304. Después del pliegue, tocaremos brevemente la composición, las propiedades físicas y las propiedades mecánicas.

¿Qué es el acero inoxidable 304?

El acero inoxidable 304 se define por la norma ASTM A240/A240M que cubre el acero inoxidable austenítico reforzado por solución sólida de carbono liso con resistencia de moderada a alta, utilizado normalmente en servicio de recipientes a presión por encima de 260 °C (500 °F). El acero inoxidable 304 también se conoce como "Acero inoxidable 18-8" porque suele contener 18% de cromo y 8% de níquel en masa.

El acero inoxidable 304 es uno de los aceros inoxidables austeníticos más utilizados. Presenta una excelente resistencia a la corrosión, conformabilidad y propiedades mecánicas a temperaturas elevadas. En estado recocido, el acero inoxidable 304 es amagnético.

Composición de acero 304

La composición química del acero inoxidable 304 se controla para proporcionar propiedades que van de buenas a superiores en resistencia a la corrosión y fuerza. A continuación se muestra la composición del núcleo de acero inoxidable 304 de acuerdo con la norma de ASTM.

Hierro	Cr	Ni	C	Mn	Si	P	S
Saldo	18~20%	8~10.5%	≤0.08%	≤2%	≤1%	≤0.045%	≤0.03%

Impacto de la composición en las propiedades:

• Resistencia a la corrosión: El alto contenido de cromo (18-20%) permite el desarrollo de una película de óxido de cromo autorreparadora que pasiva el acero en una amplia gama de entornos oxidantes, incluidos los ácidos y la corrosión atmosférica.
• Estructura austenítica: El contenido de níquel (8-10,5%) estabiliza la fase austenítica cúbica centrada en la cara (FCC). Esto proporciona las características no magnéticas y de buena ductilidad del acero inoxidable 304, incluso a temperaturas criogénicas.
• Soldabilidad y resistencia: El bajo contenido de carbono (≤0,08%) minimiza la formación de carburos de cromo y la corrosión localizada asociada en la zona afectada por el calor del área soldada.

Propiedades del acero inoxidable 304

La comprensión gerencial de las características físicas y mecánicas sigue siendo vital para examinar las propiedades del acero inoxidable 304. Esta parte explora las características individuales que determinan el rendimiento del acero inoxidable 304, así como su gama aplicable.

Propiedad	Valor
Resistencia a la tracción	515 MPa
Límite elástico	205 MPa
Alargamiento	70%
Módulo de elasticidad	193 GPa ~ 200 GPa
Módulo de cizallamiento	86 GPa
Dureza	123 HB
Conductividad térmica	16,2 W/m-K
Densidad	7,93 g/cm³
Magnetismo	No magnético

¿Es magnético el acero inoxidable 304?

La cuestión del magnetismo suele dejar perpleja a la gente acerca del acero inoxidable 304. El acero inoxidable 304 tratado térmicamente no presenta propiedades magnéticas. El trabajo en frío mediante procesos como el laminado y el doblado y conformado introduce el magnetismo porque convierte parte de la austenita en la fase magnética conocida como martensita. Los niveles más altos de trabajo en frío conducen a una transformación amplificada del material.

Densidad

La medición de la densidad del acero inoxidable 304 muestra un valor de 7,93 g/cm³. El valor de la densidad de los aceros inoxidables austeníticos coincide con este nivel específico que determina sus propiedades de masa junto con la resistencia estructural.

Conductividad térmica

A 20°C, el valor de conductividad térmica del acero inoxidable 304 es de 16,2 W/(m-K). El acero inoxidable 304 es muy adecuado para aplicaciones que requieren una transferencia de calor eficaz gracias a sus propiedades de conductividad térmica en intercambiadores de calor y componentes de calderas.

Resistencia a la tracción

La resistencia última a la tracción (UTS) del acero inoxidable 304 alcanza valores de al menos 515 MPa. El material experimenta la máxima tensión hasta este punto antes de romperse. La elevada resistencia a la tracción permite al acero inoxidable 304 soportar cargas pesadas antes de romperse, lo que lo hace perfecto para su uso en el diseño de estructuras.

Límite elástico

El límite elástico mínimo del acero inoxidable 304 es de 205 MPa. El material comienza a mostrar una distorsión permanente de la forma cuando se somete a este nivel específico de tensión. Una vez superado este umbral, el material permanece permanentemente distorsionado cuando se libera la fuerza externa. Los diseñadores utilizan el límite elástico como factor esencial para evitar que las piezas se deformen cuando se exponen a fuerzas operativas.

Alargamiento

El valor de alargamiento del acero inoxidable 304 alcanza 70% cuando se mide sobre una longitud de calibre de 50 mm (2 pulgadas). El material demuestra una ductilidad excepcional gracias a su alto porcentaje de alargamiento, que permite la deformación antes de fallar. Las aplicaciones que necesitan la deformación del material mediante métodos de conformado y doblado o estirado tienen éxito gracias a las propiedades de ductilidad del material.

Dureza

Acero inoxidable 304 La medición de la dureza mediante el ensayo de dureza Brinell (HB) muestra valores que no superan 187. Avanzando, el material alcanza un doble beneficio de protección combinada contra el desgaste y maleabilidad. El acero inoxidable 304 mantiene una dureza adecuada que se adapta a muchos usos generales en los que una resistencia moderada contra el desgaste sirve al propósito.

Módulo de elasticidad

El módulo de elasticidad de Young en el material de acero inoxidable 304 se sitúa entre 193 GPa y 200 GPa. El material muestra una alta rigidez elástica junto con una resistencia a la deformabilidad elástica debido a su alto valor de módulo. La aplicación de carga permite al acero inoxidable 304 conseguir estructuras estables manteniendo su forma.

Módulo de cizallamiento

El módulo de cizallamiento (módulo de rigidez) del acero inoxidable 304 asciende a 86 GPa. La medición de la resistencia del material como módulo de cizallamiento tiene lugar mediante la aplicación paralela de tensión de cizallamiento que permite que las capas de material se deslicen unas respecto a otras. La excelente resistencia a la carga de torsión del acero inoxidable 304 tiene su origen en su elevado módulo de cizalladura, que permite a los constructores crear estructuras sólidas rígidas utilizadas para aplicaciones de fijación de ejes y tuberías.

Resistencia al impacto

La evaluación de impacto Charpy revela que el acero inoxidable 304 obtiene excelentes resultados para determinar las propiedades de tenacidad al impacto. Este material absorbe bien la energía durante los impactos bruscos para evitar que se produzcan daños. Mantener una buena tenacidad al impacto en las aplicaciones resulta esencial porque se puede lograr una fiabilidad operativa cuando se aplican protocolos de seguridad.

En conclusión, las aplicaciones industriales adoptan materiales de acero inoxidable 304 porque el material demuestra características físicas fiables junto con propiedades mecánicas superiores. El material encuentra amplio uso en obras de construcción e ingeniería automotriz y aplicaciones de procesamiento de alimentos y producción de equipos médicos porque demuestra no magnetismo en estado recocido junto con excelentes sustratos mecánicos y propiedades de ductilidad y tenacidad al impacto. La precisión de sus propiedades sirve de base para determinar las aplicaciones adecuadas del acero inoxidable 304 y prolongar su vida útil.

¿Se oxida el acero inoxidable 304?

Entre sus mecanismos de resistencia a la corrosión, la capa activa procede del acero inoxidable 304 porque el cromo favorece la formación superficial de esta película protectora de óxido. La película protectora de la superficie crea un escudo que separa el metal del oxígeno y la humedad perjudiciales y de las sustancias ácidas. Las propiedades del acero inoxidable 304 no pueden evitar todo tipo de corrosión cuando funciona en condiciones ambientales particulares.

Mecanismos de corrosión

• Formación de capas pasivas: Un contenido de cromo superior o igual a 18% en las calidades 304 genera una capa de óxido adherente por reacción de oxígeno que se mantiene después de un daño superficial.
• Corrosión por picaduras: Las elevadas concentraciones de cloruro presentes en el agua de mar destruyen la superficie de la capa pasiva, lo que provoca una corrosión localizada por picaduras. El riesgo de corrosión por picaduras aumenta cuando los niveles de cloruro son elevados, la temperatura es elevada y la zona está mal ventilada.
• Corrosión por grietas: Los espacios estrechos, como los huecos en los elementos de fijación, impiden la salida de los agentes corrosivos, lo que acelera la descomposición localizada de la capa pasiva.

Condiciones de óxido

• Entornos con alto contenido en cloruros: El inicio de la corrosión por picaduras se produce en entornos con niveles de cloruro superiores a 35 ppm, como la exposición al agua de mar y las condiciones de niebla salina, así como las sales de deshielo.
• Decaimiento de la soldadura: El decaimiento de la soldadura se produce cuando el calor de la soldadura provoca la precipitación de carburo de cromo en la zona afectada por el calor que causa el agotamiento de la capa pasiva y la debilidad del material.
• Daños mecánicos: El metal desnudo se vuelve accesible cuando se realiza una limpieza inadecuada o se producen arañazos superficiales o abrasiones mecánicas que permiten el inicio de la corrosión.

Calidades equivalentes de acero inoxidable 304

EE.UU.(ASTM)	China（GB）	Japón（JIS）	UE(EN)	Alemania(DIN)	Rusia(GOST)	ISO
304	06Cr19Ni10	SUS304	1.4301	X5CrNi 18-10	08Х18Н10	X5CrNi 18-10

Acero inoxidable 304 frente a 304L

La principal diferencia entre los grados 304 y 304L se debe al contenido de carbono, ya que esta variación controla las propiedades mecánicas junto con las características de resistencia a la corrosión del acero inoxidable 304.

Diferencias de composición

• 304: Contenido de carbono ≤0,08% (máx).
• 304L: Contenido de carbono ≤0,03% (máx).

Resistencia a la corrosión

La soldabilidad del acero inoxidable 304L mejora porque el menor contenido de carbono impide que las zonas afectadas por el calor de la soldadura desarrollen carburos de cromo y, por tanto, evita la corrosión intergranular en entornos con contenido de cloruros.

El recocido térmico posterior a la soldadura debe realizarse de forma rutinaria en el acero 304 para evitar que se produzca corrosión intergranular.

Resistencia mecánica

La resistencia a la tracción del acero 304 alcanza su punto más alto dentro del intervalo de temperaturas de 800 °F y 427 °C porque contiene entre un 0,04 y un 0,10 por ciento de carbono.

A temperatura ambiente, el límite elástico del 304L muestra una reducción menor en comparación con el 304, aunque ambos grados tienen propiedades básicas de resistencia similares.

Soldabilidad

Las construcciones soldadas situadas en entornos corrosivos deben utilizar el grado de acero 304L porque este material muestra una excelente protección contra la corrosión intergranular.

Las estructuras soldadas no críticas fabricadas con material 304 se benefician de una buena soldabilidad después de que el recocido posterior a la soldadura sea posible.

Propiedad	Acero inoxidable 304	Acero inoxidable 304L
Resistencia a la tracción	515 MPa	485 MPa
Límite elástico	205 MPa	170 MPa
Elongaiton	≥ 40%	≥ 40%
Dureza	123 HB	123 HB

Aplicaciones

304: Este material sirve para fines industriales que incluyen equipos alimentarios y productos de menaje, así como material de construcción y componentes estructurales expuestos a zonas de corrosión media.

304L: El material encuentra su lugar en lugares que requieren una resistencia avanzada a la corrosión y posibilidades de soldadura en recipientes a presión e intercambiadores de calor y sistemas de equipos farmacéuticos.

Los ingenieros, junto con los diseñadores, seleccionan los grados de acero inoxidable 304 adecuados mediante un análisis equilibrado de las propiedades de resistencia combinadas con las características mecánicas y los requisitos de coste para situaciones particulares.

Aplicaciones del acero inoxidable 304

El acero inoxidable 304 es un material con propiedades excepcionales que se utiliza ampliamente en la industria por su capacidad para resistir la corrosión y mantener su conformabilidad, así como por su resistencia a los ácidos. El material se adapta a múltiples aplicaciones porque ofrece un servicio duradero combinado con un rendimiento sanitario y unas características visuales agradables.

Arquitectura y construcción

• Elementos estructurales: Las barandillas de acero inoxidable, junto con las balaustradas y escaleras, utilizan material 304 porque ofrece resistencia a la intemperie junto con un atractivo aspecto visual.
• Revestimientos y fachadas: Los duros factores medioambientales, como la niebla salina y la contaminación, no afectan a los muros cortina ni a los sistemas de cubiertas gracias a las excelentes propiedades de resistencia a la corrosión del acero inoxidable 304.

Sectores químico y energético

• Intercambiadores de calor: Los intercambiadores tubulares y de placas de las instalaciones petroquímicas tienen propiedades de conducción térmica resistentes a la formación de incrustaciones.
• Recipientes a presión: El almacenamiento de productos químicos corrosivos y sistemas de gas a alta presión requiere un material que sea a la vez dúctil y resistente a la tracción. Por ello, los recipientes a presión se especifican como 304.

Transporte y automoción

• Sistemas de escape: Una combinación de silenciadores y catalizadores a los tubos de escape se ven afectados por la corrosión debido a las temperaturas de 870°C, el 304 es la solución.
• Aplicaciones marinas: El acero inoxidable 304 tiene la capacidad de resistir la corrosión por iones de cloruro.

Bienes de consumo y para el hogar

• Utensilios de cocina: Acero inoxidable 304 de calidad alimentaria cumple las normas de precipitación de metales pesados especificadas por ASTM y otras normativas. Puede utilizarse para fabricar utensilios de cocina, equipos de baño, muebles, etc.
• Arte y diseño: La combinación de acero inoxidable 304 se caracteriza tanto por su excelente trabajabilidad como por su agradable aspecto en tareas de instalación de esculturas y señalización y en aplicaciones arquitectónicas de edificios.

Una visión tan organizada demuestra que las propiedades del acero inoxidable 304 se traducen en ventajas de producto que establecen su estatus central en los proyectos de ingeniería.

Conclusión

Las propiedades del acero inoxidable 304 han hecho posible que este tipo de acero inoxidable sea ampliamente utilizado en las industrias, y la tubería de acero inoxidable 304, que hereda las excelentes propiedades del acero inoxidable 304, también ha gozado de gran popularidad. Las propiedades del acero inoxidable 304 lo convierten en una opción económica para Proyectos de mecanizado CNC también.

Se espera que las buenas propiedades del acero inoxidable 304 se amplíen en el futuro, ya que el desarrollo de los edificios ecológicos y las energías renovables abrirá sin duda más aplicaciones del acero inoxidable 304.

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