Acero Inoxidable Dúplex: Equilibrio de Fase y Tratamiento Térmico
El rendimiento de los aceros inoxidables dúplex depende fundamentalmente de lograr y mantener la proporción correcta de fases de austenita y ferrita — típicamente objetivo 40-60% de cada fase. Desviaciones de este equilibrio comprometen la resistencia a la corrosión, las propiedades mecánicas y la soldabilidad. Este artículo explica cómo el tratamiento térmico, la composición y el historial de procesamiento afectan el equilibrio de fases.
La Microestructura Ideal: 40-60% Ferrita
El contenido óptimo de ferrita para dúplex 2205 es 40-60%, medido por conteo puntual según ASTM E562 o métodos magnéticos ASTM A923. Por debajo del 35% de ferrita, la aleación se comporta como acero inoxidable austenítico, perdiendo ventaja de resistencia e inmunidad a SCC. Por encima del 65%, aumenta el riesgo de fragilización a 475°C y disminuye la trabajabilidad en caliente. El punto óptimo de ~50% ofrece la mejor combinación de propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación.
Fase Sigma (σ) — El Enemigo
La fase sigma es un intermetálico duro y frágil de Fe-Cr-Mo que se forma entre 600-950°C. Incluso 1-2% de sigma reduce la tenacidad al impacto en un 90% y disminuye drásticamente la resistencia a la picadura. La formación de sigma depende del tiempo Y la temperatura: 30 minutos a 850°C producen sigma medible en 2205. La temperatura de recocido en solución (1040-1100°C) disuelve específicamente las fases sigma y chi.
Fragilización a 475°C
La ferrita sufre descomposición espinodal en fases ricas en Fe (α) y Cr (α') al mantenerse entre 300-550°C. Esto causa endurecimiento y fragilización severos: la ductilidad puede caer a prácticamente cero. Nombrada por la temperatura donde el efecto es más rápido. Por esta razón, los grados dúplex NO se recomiendan para servicio continuo por encima de 300°C, a pesar de su resistencia a alta temperatura.
Tratamiento Térmico: El Recocido en Solución es Obligatorio
| Grado | Temp. Recocido en Solución | Método de Enfriamiento | Ferrita Objetivo |
|---|---|---|---|
| 2205 (S32205) | 1040-1100°C | Enfriamiento en agua o aire rápido | 40-55% |
| 2507 (S32750) | 1050-1125°C | Enfriamiento en agua obligatorio | 40-55% |
| S32760 (Zeron 100) | 1080-1120°C | Enfriamiento en agua obligatorio | 35-55% |
ASTM A923: Verificación de Ausencia de Fases Perjudiciales
ASTM A923 proporciona tres métodos para detectar fases intermetálicas perjudiciales en acero inoxidable dúplex. Método A: prueba de grabado con hidróxido de sodio. Método B: prueba de impacto Charpy, la más especificada. Método C: prueba de corrosión con cloruro férrico. Para servicio ácido NACE MR0175, el Método B es típicamente obligatorio. TOKO TECH realiza los Métodos B y C en cada lote de calor dúplex.