Un gerente de compras de una empresa de equipos alimentarios me dijo una vez que habían estado especificando 316 en cada pieza de acero inoxidable durante 8 años porque "eso es lo que siempre hemos usado". Cuando auditamos su lista de materiales, aproximadamente el 60 % de esas piezas podrían haber sido 304: soportes, placas de montaje, cubiertas y protectores. El cambio les habría ahorrado unos 85.000 dólares al año sólo en costes de materiales. Habían estado pagando una prima del 25 al 30 % por la resistencia a la corrosión que no necesitaban en piezas que nunca vieron una gota de agua salada o cloruro.

Esto sucede todo el tiempo. Los ingenieros utilizan por defecto 316 porque suena mejor. "316 es de grado marino, ¿verdad? Así que debe ser mejor". Sí, resiste mejor los cloruros. No, no es mejor en todo. Es más débil en ciertos aspectos, más difícil de mecanizar y más caro. Si su pieza es un soporte que sostiene un motor en un transportador interior, 316 es una pérdida de dinero.

Así que aquí está el verdadero desglose, desde el taller de maquinaria.

Tanto el 304 como el 316 son aceros inoxidables austeníticos, lo que significa que no son magnéticos (principalmente, el trabajo en frío puede hacerlos ligeramente magnéticos) y no pueden endurecerse mediante tratamiento térmico. La diferencia clave es el molibdeno.

304 contiene aproximadamente un 18% de cromo y un 8% de níquel. Eso es todo. El cromo forma una capa de óxido pasiva en la superficie que previene la oxidación en ambientes normales: aire, agua y productos químicos suaves. Funciona muy bien hasta que introduces cloruros (sal, lejía, productos químicos para piscinas, agua de mar). Los cloruros atacan la capa pasiva, creando corrosión por picaduras localizada que parece pequeños orificios en la superficie pero que puede penetrar profundamente en el material.

316 agrega 2-3% de molibdeno a la mezcla. El molibdeno mejora significativamente la resistencia a la corrosión por picaduras y a la corrosión por grietas en ambientes con cloruro. No hace que el acero sea "más fuerte" en el sentido tradicional; de hecho, el 316 tiene un límite elástico ligeramente menor que el 304 (aproximadamente 205 MPa frente a 215 MPa). Lo que hace es hacer que la capa pasiva de óxido sea más estable y autocurativa en presencia de cloruros.

También está el 316L, que es la versión baja en carbono (0,03% de carbono máximo frente a 0,08% del 316 estándar). El menor contenido de carbono evita la sensibilización (precipitación de carburo de cromo en los límites de los granos durante la soldadura) que puede causar corrosión intergranular cerca de las soldaduras. Si su pieza 316 va a ser soldada y expuesta a un ambiente corrosivo, use 316L.

Desde una perspectiva de mecanizado, 304 y 316 se comportan de manera lo suficientemente diferente como para importar.

304 cortes más limpios. Tiene mejores características de rotura de viruta, menor tendencia al endurecimiento por trabajo y la vida útil de la herramienta es aproximadamente entre un 20 y un 30 % más larga en comparación con la 316 con parámetros de corte equivalentes. Utilizamos 304 a velocidades superficiales de 80-120 m/min con herramientas de carburo y refrigerante por inundación. El acabado de la superficie es consistente, las virutas se rompen de manera confiable y no obtenemos mucho filo en las herramientas.

316 es más difícil de mecanizar. El molibdeno y el contenido ligeramente superior de níquel lo hacen más gomoso y más propenso a endurecerse por trabajo. La vida útil de la herramienta disminuye entre un 20 y un 30 % en comparación con la 304. Utilizamos la 316 a velocidades superficiales ligeramente más bajas (70-100 m/min) y utilizamos plaquitas más afiladas con un ángulo de ataque más positivo para reducir las fuerzas de corte. La evacuación de virutas es más crítica con 316: las virutas largas y fibrosas son comunes y pueden enrollarse alrededor de la herramienta o la pieza de trabajo si no se tiene cuidado.

La diferencia de costos se acumula rápidamente en la producción. Las barras de 316 cuestan entre un 25 y un 30 % más por kilogramo que las de 304. Combinado con una vida útil de la herramienta entre un 20 y un 30 % más corta y velocidades de mecanizado ligeramente más lentas, el costo total de una pieza de 316 suele ser entre un 30 y un 40 % más alto que el de la misma pieza en 304. En una tirada de 5000 cuerpos de válvulas, eso es dinero real.

La mayoría de aplicaciones industriales en interiores. Si su pieza no ve cloruros y no funciona por encima de 200 °C continuamente, el 304 es casi siempre la mejor opción.

El manejo del agua (agua potable, agua desionizada, la mayoría del agua de procesos industriales) está bien para 304. Equipos de procesamiento de alimentos que se lavan con detergentes suaves: 304 maneja esto todo el día. Soportes estructurales para interiores, accesorios de montaje, paneles de cerramiento, cubiertas, protecciones: el 304 es perfectamente adecuado y significativamente más económico.

Mecanizamos una gran cantidad de cuerpos de válvulas 304, carcasas de bombas y accesorios para sistemas de fluidos industriales en general. Estas piezas contienen agua, vapor, aire y aceite hidráulico, ninguno de los cuales contiene suficientes cloruros como para amenazar la resistencia a la corrosión del 304. Usar 316 en estas piezas agregaría costos sin beneficio de rendimiento.

Una cosa a tener en cuenta: algunos productos químicos de limpieza contienen cloruros. Si sus piezas 304 se limpian con soluciones de lejía o ácido clorhídrico, es posible que observe manchas o picaduras en la superficie con el tiempo. Cambie a limpiadores sin cloruro o especifique 316.

De agua salada. Éste es el grande. Entornos marinos, instalaciones costeras, plataformas marinas, plantas desalinizadoras: en cualquier lugar donde haya sal presente en cantidades significativas, 316 es el mínimo que debe especificar. E incluso entonces, el 316 tiene sus límites en el agua de mar: para inmersión continua, algunos ingenieros prefieren los grados 317L o dúplex.

Procesamiento químico con cloruros o ácidos fuertes. Fabricación farmacéutica. Procesamiento de alimentos donde el equipo se limpia periódicamente con desinfectantes que contienen cloruro. Equipamiento de piscina. Procesamiento de pulpa y papel. Cualquier ambiente donde la temperatura supere los 200C en presencia de medios corrosivos.

Teníamos un cliente que fabricaba carcasas de bombas para un sistema de refrigeración de agua de mar. Inicialmente especificaron 304 para ahorrar dinero. El primer lote se corroyó en 8 meses. Se cambió a 316 y las mismas viviendas duraron más de 5 años. Esa es una prima de material de $15,000 que les ahorró un ciclo de reemplazo de $45,000. A veces la opción cara es más barata.

Hágase tres preguntas:

1. ¿Esta parte verá cloruros? Agua salada, lejía, ácido clorhídrico, químicos para piscinas, atmósfera marina. En caso afirmativo, utilice 316. Si no, 304 probablemente esté bien.

2. ¿Esta pieza estará soldada y expuesta a la corrosión? En caso afirmativo, considere el 316L para evitar el deterioro de la soldadura. Si está soldado pero solo ve condiciones leves, 304L está bien.

3. ¿Está justificada la prima de coste? Para un grupo de $50 que ahorra $15 al usar 304, el ahorro del 30% es de $15. Para una carcasa de bomba de $5,000, la prima para 316 es de $1,500. Calcule el costo del riesgo de una falla por corrosión (reemplazo, tiempo de inactividad, garantía) contra la prima del material. En piezas críticas para la seguridad o con alto costo de tiempo de inactividad, 316 casi siempre vale la pena.

No dejes que nadie te diga que 316 es "mejor" sin preguntar: ¿mejor en qué? Porque por su maquinabilidad, costo y resistencia general a la corrosión en interiores, el 304 es la mejor opción. 316 es mejor exactamente en una cosa: sobrevivir en ambientes de cloruro. Utilice la herramienta adecuada para el trabajo.

Aquí hay algo que la mayoría de los ingenieros pasan por alto. El factor más importante en la resistencia a la corrosión del acero inoxidable no es el grado que se elige, sino cómo se trata la superficie después del mecanizado.

El mecanizado destruye la capa pasiva de óxido de cromo. Cada corte, cada perforación, cada operación de roscado deja el acero desnudo expuesto. Si mecaniza una pieza 316 y la envía sin pasivación, las superficies mecanizadas son en realidad MÁS vulnerables a la corrosión que el acabado original. El proceso de pasivación (ácido nítrico o baño de ácido cítrico según ASTM A967) elimina el hierro libre de la superficie y permite que la capa de óxido de cromo se reforme uniformemente.

Pasivamos cada pieza de acero inoxidable antes del envío. Agrega de 1 a 2 días al tiempo de entrega y un pequeño costo por pieza, pero es la diferencia entre una pieza que dura 5 años y una pieza que comienza a oxidarse en 6 meses. Para servicios marinos o químicos, también recomendamos el electropulido, que va más allá de la pasivación al eliminar una capa delgada de material de la superficie (10 a 20 micrones) para dejar una superficie microscópicamente suave y enriquecida con cromo.