Menaje de hogar
Acero inoxidable, la segunda revolución industrial
Jun
La aparición del acero inoxidable fue la gran revolución en la industria del siglo XX, que, con el paso de los años, cambió radicalmente a todo tipo de industria y se convirtió en un material imprescindible gracias a sus propiedades anticorrosivas y resistentes al óxido, facilitando el camino para la tecnología moderna, siendo también hoy en día un material muy importante.
Aunque en un principio el acero inoxidable se utilizó para la fabricación de cuberterías, su aparición se debió a la imperiosa necesidad de conseguir una aleación que presentara una mayor resistencia que la que ofrecían los cañones de pequeñas armas de fuego por el calor desprendido en su interior. Este nuevo material debía resistir, además, a la corrosión.
¿Qué es el acero inoxidable?
El acero inoxidable es una aleación de hierro con un mínimo de cromo del 10,5%. El cromo produce una fina capa de óxido en la superficie del acero conocida como la “capa pasiva”. Por eso lo llamamos “inoxidable”, porque su oxidación se produce en el proceso de fabricación del acero y no en su uso. Esto evita cualquier corrosión adicional de la superficie. Al aumentar la cantidad de cromo se obtiene una mayor resistencia a la corrosión.
El acero inoxidable también contiene cantidades variables de carbono, silicio y manganeso. Se pueden agregar otros elementos tales como níquel y molibdeno para transmitir otras propiedades útiles, tales como una maleabilidad mejorada y una mayor resistencia a la corrosión.
¿Cuándo y cómo se descubrió el acero inoxidable?
Aunque existe una opinión generalizada de que el acero inoxidable fue descubierto en 1913 por el metalúrgico de Sheffield, Harry Brearley, hay muchas dudas al respecto.
1821
En 1821, Pierre Berthier observó que las aleaciones de hierro y cromo eran muy resistentes a determinados ácidos, y por tal motivo aconsejó que se utilizara para la fabricación de cuberterías. En años posteriores se consiguieron pequeños avances en las aleaciones resistentes a la corrosión. Con la llegada del siglo XX se realizaron progresos fundamentales.
1904
En el año de 1904 el científico francés Leon Guillet consiguió varias aleaciones de hierro-cromo muy similares a lo que denominamos acero inoxidable. Aunque Guillet se aplicó en la composición química de sus aleaciones no se percató de la resistencia a la corrosión que presentaban sus aleaciones.
1911 y 1912
En 1911, Philip Monnartz de Alemania publicó el primer trabajo detallado sobre la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. En 1912, los alemanes Eduard Maurer y Benno Straus, patentaron el primer acero inoxidable austenítico con una combinación de 21% de cromo y 7% de níquel.
1913
En 1913 Brearley estaba experimentando con diferentes tipos de acero para fabricar cañones de pistola. Con el paso del tiempo Brearley comprobó que la mayoría de las muestras estaban oxidadas, pero una muestra que contenía 13% de cromo no lo estaba. Brearley patentó el primer acero inoxidable martensítico en 1913. Si bien a Brearley se le atribuye el descubrimiento del acero inoxidable, muchos historiadores consideran que es muy discutible.
¿Para qué se utiliza el acero inoxidable en el menaje de cocina y hogar?
El acero inoxidable se utiliza en miles de aplicaciones (medicina, transporte, alimentación, bebidas, ingeniería arquitectónica o civil, industria química, petrolífera o farmacéutica).
A nosotros nos incumbe el uso que se le da en el ámbito doméstico. En el menaje de cocina y hogar el acero inoxidable se utiliza para fabricar cuberterías, baterías de cocina, sartenes, utensilios de cocina, boles, envases, fregaderos y electrodomésticos.
¿Cuál es el proceso de fabricación del acero inoxidable?
El proceso de fabricación del acero inoxidable es el conjunto de transformaciones que sufre el material desde que se funden las materias primas hasta que se obtiene el espesor o diámetro deseado. Se puede dividir en tres etapas: acería, laminación en caliente y laminación en frío.
Acería
La etapa de acería es común independientemente de cuál sea el producto final que queramos obtener. Partiendo de la fundición de hierro, chatarra, ferroaleaciones y otros elementos, se obtiene la composición química deseada por la que se definirá la calidad del acero inoxidable a preparar.
Laminación en caliente
En la laminación en caliente se eliminan las impurezas, se reduce el espesor o diámetro y posteriormente el acero líquido se cuela en el proceso conocido como colada continua; se corta en planchones o se forman los rollos rolados aprovechando la mayor ductilidad del material a altas temperaturas.
Laminación en frío
La laminación en frío es la etapa en la que obtenemos el espesor o diámetro final. La reducción se lleva a cabo sin un calentamiento previo. Los rollos de acero inoxidable rolados en caliente se usan como materia prima para el proceso de laminación en frío.
Este proceso consta de cuatro etapas que son: recocido y decapado de la materia prima, molinos de laminación en frío, línea de recocido y limpieza final, y por último la estación de acabado superficial.
¿Qué formas de corrosión pueden ocurrir en los aceros inoxidables?
Aunque el acero inoxidable es mucho más resistente a la corrosión que el acero ordinario, en algunas circunstancias puede corroerse.
Las formas más comunes de corrosión en acero inoxidable son:
Corrosión por picadura
Es una forma de ataque corrosivo localizado que produce hoyos pequeños o agujeros en la superficie de un metal. La capa pasiva del acero inoxidable puede ser atacada por ciertas especies químicas, la más común se encuentra en la sal. La corrosión por picadura se evita al garantizar que el acero inoxidable no entre en contacto prolongado con productos químicos nocivos o al elegir un grado de acero que sea más resistente al ataque. La corrosión por picadura es un proceso lento que puede durar años hasta ser visible.
Corrosión por grietas
La corrosión por grietas, también conocida por hendidura, fisura o rendija, aparece en puntos concretos del material, las grietas. En grietas muy apretadas, no siempre es posible que el oxígeno tenga acceso a la superficie de acero inoxidable, lo que hace que sea vulnerable al ataque. Se evita la corrosión en hendiduras sellando grietas con un sellador flexible o usando un grado más resistente a la corrosión.
Corrosión general
Normalmente, el acero inoxidable no se corroe uniformemente como lo hacen los aceros normales de aleación y carbono. Sin embargo, con algunos productos químicos, especialmente ácidos, la capa pasiva puede ser atacada de manera uniforme dependiendo de la concentración y la temperatura y la pérdida de metal se distribuye por toda la superficie del acero. El ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico en algunas concentraciones son particularmente agresivos con el acero inoxidable.
Agrietamiento de corrosión por tensión (SCC)
esta es una forma de corrosión relativamente rara que requiere una combinación muy específica de tensión de tracción, temperatura y especies corrosivas, a menudo el ion cloruro, para que ocurra. Aparece súbitamente como una fractura frágil del componente. Las aplicaciones típicas en las que puede ocurrir SCC son tanques de agua caliente y piscinas.
Corrosión intergranular
Esta es una forma bastante rara de corrosión. Si el nivel de Carbono en el acero es demasiado alto, el Cromo se puede combinar con el Carbono para formar Carburo de Cromo. Esto ocurre a temperaturas entre aproximadamente 450-850°C. Este proceso también se llama sensibilización y normalmente ocurre durante la soldadura. El cromo disponible para formar la capa pasiva se reduce y puede producirse corrosión.
Corrosión galvánica
Si dos metales diferentes están en contacto entre sí y con un electrolito, por ejemplo agua u otra solución, es posible configurar una celda galvánica. Esto es más bien como una batería y puede acelerar la corrosión del metal menos noble. Se puede evitar separando los metales con un aislante no metálico como el caucho.
¿Cuántos tipos de acero inoxidable hay?
El acero inoxidable generalmente se divide en 5 categorías:
Ferrítico
estos aceros están basados en cromo con pequeñas cantidades de carbono, normalmente menos de 0.10%. Estos aceros tienen una estructura parecida a los aceros al carbono y de baja aleación. En general, tienen un uso limitado para secciones relativamente delgadas debido a la falta de dureza en las soldaduras. Sin embargo, donde no se requiere soldadura, ofrecen una amplia gama de aplicaciones. No pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Los aceros con alto contenido de cromo y pequeñas cantidades de molibdeno se pueden usar en condiciones bastante agresivas como el agua de mar. Los aceros inoxidables ferríticos son ferromagnéticos. No son tan formables como los aceros inoxidables austeníticos. Se utilizan principalmente en cuberterías, mercado automotriz y en electrodomésticos.
Austenítico
Estos aceros forman la categoría más común. Su composición más usual es 18% Cr y 8% Ni. Es la misma estructura que tienen los aceros comunes a temperaturas mucho más altas. La resistencia a la corrosión se puede mejorar agregando molibdeno y nitrógeno. No pueden endurecerse por tratamiento térmico. Los aceros austeníticos estándar son vulnerables al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Los aceros austeníticos de níquel más altos tienen mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Son nominalmente no magnéticos, pero generalmente muestran alguna respuesta magnética dependiendo de la composición y el endurecimiento del acero. Se utilizan principalmente en industria textil, industria farmacéutica, arquitectura, aeronáutica, transporte y artículos del hogar.
Martensítico
Estos aceros son similares a los aceros ferríticos porque se basan en el cromo, pero tienen niveles de carbono más altos hasta del 1%. Esto les permite ser endurecidos y templados al igual que el carbono y los aceros de baja aleación. Se usan donde se requiere alta resistencia y resistencia a la corrosión moderada. Son más comunes en productos largos que en forma de lámina y placa. Generalmente tienen baja soldabilidad y formabilidad. Los aceros inoxidables martensíticos son magnéticos.
Dúplex
estos aceros tienen una microestructura que es aproximadamente 50% ferrítica y 50% austenítica. Esto les da una mayor resistencia que los aceros ferríticos o austeníticos. Son resistentes al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Los llamados aceros “lean dúplex” están formulados para tener una resistencia a la corrosión comparable a los aceros austeníticos estándar, pero con mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Los aceros “Superduplex” tienen mayor resistencia a todas las formas de corrosión en comparación con los aceros austeníticos estándar. Son soldables, pero necesitan cuidado en la selección de los consumibles de soldadura y la entrada de calor. Tienen formabilidad moderada. Son magnéticos pero no tanto como los grados ferríticos, martensíticos y de PH debido a la fase austenítica al 50%.
Endurecimiento por precipitación (PH)
Estos aceros pueden desarrollar una resistencia muy alta al agregar al acero elementos como cobre, niobio y aluminio. Con un tratamiento térmico de “envejecimiento” adecuado, se forman partículas muy finas en la matriz del acero que imparte fuerza. Estos aceros se pueden mecanizar en formas bastante intrincadas que requieren buenas tolerancias antes del tratamiento de envejecimiento final, ya que hay una distorsión mínima del tratamiento final. Esto está en contraste con el endurecimiento y templado convencionales en aceros martensíticos donde la distorsión es un problema mayor. La resistencia a la corrosión es comparable a los aceros austeníticos estándar como 1.4301 (304).
¿Cuáles son los estándares más comunes para el acero inoxidable?
Los estándares europeos actuales más comunes para el acero inoxidable son:
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