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¿Por qué el acero inoxidable es inoxidable?

¿Por qué el acero inoxidable es inoxidable?

En 1913, el metalúrgico inglés Harry Brearley, trabajando en un proyecto para mejorar los cañones de los rifles, descubrió accidentalmente que agregar cromo al acero con bajo contenido de carbono le da resistencia a las manchas. Además del hierro, el carbono y el cromo, el acero inoxidable moderno también puede contener otros elementos, como níquel, niobio, molibdeno y titanio.

El níquel, el molibdeno, el niobio y el cromo mejoran la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. Es la adición de un mínimo de 12% de cromo al acero lo que lo hace resistente al óxido o se mancha 'menos' que otros tipos de acero. El cromo en el acero se combina con el oxígeno en la atmósfera para formar una capa delgada e invisible de óxido que contiene cromo, llamada película pasiva. Los tamaños de los átomos de cromo y sus óxidos son similares, por lo que se empaquetan perfectamente en la superficie del metal, formando una capa estable de solo unos pocos átomos de espesor. Si el metal se corta o se raya y la película pasiva se rompe, se formará más óxido rápidamente y recuperará la superficie expuesta, protegiéndola de la corrosión oxidativa.

El hierro, por otro lado, se oxida rápidamente porque el hierro atómico es mucho más pequeño que su óxido, por lo que el óxido forma una capa suelta en lugar de apretada y se desprende. La película pasiva requiere oxígeno para la reparación automática, por lo que los aceros inoxidables tienen poca resistencia a la corrosión en entornos con poco oxígeno y circulación deficiente. En el agua de mar, los cloruros de la sal atacarán y destruirán la película pasiva más rápidamente de lo que puede repararse en un ambiente con poco oxígeno.

Tipos de acero inoxidable

Los tres tipos principales de aceros inoxidables son austeníticos, ferríticos y martensíticos. Estos tres tipos de aceros se identifican por su microestructura o fase cristalina predominante.

  • Austenítico: Los aceros austeníticos tienen austenita como su fase primaria (cristal cúbico centrado en la cara). Estas son aleaciones que contienen cromo y níquel (a veces manganeso y nitrógeno), estructuradas alrededor de la composición de hierro Tipo 302, 18% de cromo y 8% de níquel. Los aceros austeníticos no son endurecibles por tratamiento térmico. El acero inoxidable más conocido es probablemente el Tipo 304, a veces llamado T304 o simplemente 304. El acero inoxidable quirúrgico Tipo 304 es acero austenítico que contiene 18-20% de cromo y 8-10% de níquel.
  • Ferrítico: Los aceros ferríticos tienen ferrita (cristal cúbico centrado en el cuerpo) como su fase principal. Estos aceros contienen hierro y cromo, basados ​​en la composición Tipo 430 de 17% de cromo. El acero ferrítico es menos dúctil que el acero austenítico y no es endurecible por tratamiento térmico.
  • MartensíticoLa microestructura de martensita ortorrómbica característica fue observada por primera vez por el microscopista alemán Adolf Martens alrededor de 1890. Los aceros martensíticos son aceros bajos en carbono construidos alrededor de la composición Tipo 410 de hierro, 12% de cromo y 0,12% de carbono. Pueden ser templados y endurecidos. La martensita le da al acero una gran dureza, pero también reduce su tenacidad y la hace quebradiza, por lo que pocos aceros están completamente endurecidos.

También hay otros grados de aceros inoxidables, como aceros inoxidables endurecidos por precipitación, dúplex y fundidos. El acero inoxidable se puede producir en una variedad de acabados y texturas y se puede teñir en un amplio espectro de colores.

Pasivación

Existe cierta disputa sobre si la resistencia a la corrosión del acero inoxidable puede mejorarse mediante el proceso de pasivación. Esencialmente, la pasivación es la eliminación de hierro libre de la superficie del acero. Esto se realiza sumergiendo el acero en un oxidante, como ácido nítrico o solución de ácido cítrico. Como se elimina la capa superior de hierro, la pasivación disminuye la decoloración de la superficie.

Si bien la pasivación no afecta el grosor o la efectividad de la capa pasiva, es útil para producir una superficie limpia para un tratamiento posterior, como el enchapado o la pintura. Por otro lado, si el oxidante se elimina del acero de forma incompleta, como a veces ocurre en piezas con juntas o esquinas apretadas, puede producirse corrosión en las grietas. La mayoría de las investigaciones indican que la disminución de la corrosión de partículas en la superficie no reduce la susceptibilidad a la corrosión por picaduras.