201 vs 202 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Elegir entre los aceros inoxidables de grados 201 y 202 es una decisión frecuente en el proceso de adquisición y diseño para ingenieros, planificadores de producción y compradores, quienes deben equilibrar la resistencia a la corrosión, el rendimiento mecánico y el costo. Entre los contextos típicos de esta decisión se incluyen láminas y flejes para electrodomésticos, molduras arquitectónicas, elementos de fijación y componentes embutidos, donde una aleación austenítica completa de la serie 300 puede resultar prohibitiva por su costo.

La principal diferencia composicional entre las dos calidades radica en cómo se emplean el níquel y el manganeso para lograr la estabilidad de la austenita: ambas aleaciones utilizan distintas proporciones de níquel y manganeso. Esta proporción influye en la estabilidad de la austenita, la respuesta al trabajo en frío, la resistencia a la corrosión y el costo; por consiguiente, las aleaciones 201 y 202 se comparan frecuentemente cuando es necesario sopesar la sensibilidad al precio del níquel y las compensaciones en el rendimiento.

1. Normas y designaciones

• Designaciones internacionales comunes:
• AISI/UNS: 201 = UNS S20100; 202 = UNS S20200.
• ASTM/ASME: Ambas aparecen en varias normas de productos ASTM para tiras/láminas de acero inoxidable laminadas en frío o en caliente; consulte la especificación del producto específico.
• EN / EN ISO: Estas calidades no son 1:1 con los números EN de la serie 300, pero a menudo se enumeran equivalentes en las tablas de referencias cruzadas de los proveedores.

• JIS / GB: Existen equivalentes regionales; verifique los límites químicos exactos con la norma local para la adquisición.

• Clasificación: Tanto el 201 como el 202 son aceros inoxidables austeníticos (no magnéticos en estado recocido); no son aceros HSLA, al carbono ni para herramientas. Forman parte de la serie 200 de aceros austeníticos, diseñados como alternativas con menor contenido de níquel a los aceros inoxidables de la serie 300.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los rangos de composición típicos y comúnmente citados. Los límites reales varían según la especificación y el fabricante; verifique siempre los certificados del fabricante antes de la adquisición.

Elemento	Rango típico (201)	Rango típico (202)
do	≤ 0,15 % en peso	≤ 0,15 % en peso
Minnesota	5,5 – 7,5 % en peso	7,5 – 10,0 % en peso
Si	≤ 1,0 % en peso	≤ 1,0 % en peso
PAG	≤ 0,06 % en peso	≤ 0,06 % en peso
S	≤ 0,03 % en peso	≤ 0,03 % en peso
Cr	16,0 – 18,0 % en peso	17,0 – 19,0 % en peso
Ni	3,5 – 5,5 % en peso	4,0 – 6,0 % en peso
Mes	Normalmente trazas / ninguna	Normalmente trazas / ninguna
V, Nb, Ti, B	normalmente no se añade	normalmente no se añade
norte	traza controlada (varía según el método de fusión)	traza controlada (varía según el método de fusión)

Notas: La principal diferencia radica en el equilibrio entre níquel y manganeso. El grado 202 suele contener mayor cantidad de manganeso y un contenido ligeramente superior de cromo; el níquel es solo marginalmente mayor que en el grado 201. El resultado es una menor relación níquel/manganeso en el grado 202 en comparación con el grado 201, lo cual influye en la estabilidad de la austenita y en la respuesta al trabajo en frío. - Ambos grados omiten cantidades significativas de molibdeno (Mo) y elementos de microaleación comúnmente utilizados en grados de acero inoxidable ferrítico o martensítico.

Cómo afecta la estrategia de aleación a las propiedades: - El cromo proporciona la película pasiva que otorga a los aceros inoxidables resistencia a la corrosión; ambos grados tienen un contenido de Cr de alrededor del 15% y ofrecen resistencia general a la corrosión atmosférica y a la corrosión química leve. - El níquel estabiliza la fase austenítica y mejora la ductilidad y la tenacidad a bajas temperaturas. El manganeso y el nitrógeno se utilizan como estabilizadores de austenita económicos para reducir la demanda de níquel. Un alto contenido de manganeso aumenta la tasa de endurecimiento por deformación y puede afectar la conformabilidad y la maquinabilidad. - La ausencia de Mo limita la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas por cloruros en comparación con las aleaciones de la serie 300 o las que contienen Mo.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura (tras el recocido): Tanto el acero 201 como el 202 son principalmente austeníticos a temperatura ambiente cuando se procesan según las especificaciones. Pueden aparecer pequeñas cantidades de ferrita delta u otras fases minoritarias dependiendo de la composición exacta y el historial térmico, pero estos grados están diseñados para ser austeníticos en estado recocido.
• Respuesta al tratamiento térmico:
• Los aceros inoxidables austeníticos no se endurecen mediante los procesos convencionales de temple y revenido. Ni el 201 ni el 202 pueden volverse martensíticos mediante tratamiento térmico.
• El recocido de solución (recocido típico a unos 1010–1120 °C seguido de un enfriamiento rápido) restaura la ductilidad y disuelve las fases inducidas por tensión formadas durante el trabajo en frío.
• El trabajo en frío (laminado, estirado) es la principal forma de aumentar la resistencia de estas aleaciones: el endurecimiento por deformación aumenta la resistencia a la fluencia y a la tracción, al tiempo que reduce la elongación y la tenacidad.
• El procesamiento termomecánico (deformación en frío controlada + recocido de recristalización) determinará el tamaño y la textura del grano, influyendo así en la conformabilidad final y el acabado superficial.
• Implicación práctica: El diseño y el procesamiento deben partir de la base de que las propiedades están determinadas principalmente por el historial de trabajo en frío y recocido, y no por la templabilidad por temple.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas absolutas dependen en gran medida de la forma del producto (chapa, fleje, bobina o barra estirada en frío) y de su estado (recocido completo frente a distintos grados de deformación en frío). La siguiente tabla resume el comportamiento comparativo en lugar de los valores específicos de la fábrica.

Propiedad	201	202	Comentario
Resistencia a la tracción	Similar al 202; resistente al trabajo en frío.	Similar a 201; las ligeras diferencias dependen del trabajo en frío.	Ambos se fortalecen notablemente con el trabajo en frío.
Fuerza de fluencia	Comparable; puede ser ligeramente superior tras el trabajo en frío.	Comparable	El rendimiento depende del grado de reducción en frío.
Alargamiento (ductilidad)	Bueno en estado recocido; se reduce con el trabajo en frío	Buena en estado recocido; puede ser ligeramente superior a 201 en algunos lotes.	Ductilidad similar en general
resistencia al impacto	Alta resistencia en estado recocido; conserva su tenacidad a bajas temperaturas.	Alto en condición recocida	La matriz austenítica proporciona una excelente tenacidad.
Dureza	Bajo en estado recocido; aumenta con el trabajo en frío	comportamiento similar	Dureza controlada por trabajo en frío

¿Cuál es más fuerte/resistente/dúctil y por qué? Resistencia: Ambos grados son similares en estado recocido. Las diferencias se deben principalmente al proceso; dado que el manganeso y el nitrógeno influyen en el endurecimiento por deformación, el grado 201 puede presentar en ocasiones una mayor resistencia tras el endurecimiento por deformación, dependiendo de su composición exacta y del historial de reducción en frío, aunque esto no es una regla general. - Tenacidad y ductilidad: Ambas mantienen una alta tenacidad y buena ductilidad en estado recocido debido a la matriz austenítica; las diferencias son menores y dependen de la aplicación.

5. Soldabilidad

• Panorama general: Los aceros inoxidables austeníticos de la serie 200 se sueldan fácilmente mediante procesos comunes de soldadura por fusión y resistencia. No se endurecen con el tratamiento térmico y las soldaduras conservan su ductilidad y tenacidad.
• Factores influyentes: El contenido de carbono, manganeso, nitrógeno y elementos residuales afectan la susceptibilidad al agrietamiento en caliente, el contenido de ferrita en la zona de fusión y las propiedades mecánicas posteriores a la soldadura.
• Índices útiles de soldabilidad (para interpretación cualitativa):
• Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• Pcm (Índice de susceptibilidad a picaduras/agrietas): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Interpretación (cualitativa):
• Tanto el 201 como el 202 son de bajo carbono y aleación moderada; su $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ son generalmente bajos en relación con los aceros de alto carbono, lo que indica una buena soldabilidad.
• Un mayor contenido de manganeso y nitrógeno (utilizados como estabilizadores de austenita) puede promover el agrietamiento en caliente en ciertas situaciones de soldadura o cambiar el contenido de ferrita en el metal de soldadura; el uso de un metal de aporte apropiado (a menudo un aporte compatible de la serie 300) y el control del aporte de calor mitigan los defectos.
• Normalmente, el precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura no son necesarios para el control de la corrosión o del hidrógeno, pero la soldadura de secciones más gruesas o de metales diferentes debe realizarse siguiendo procedimientos cualificados.

6. Corrosión y protección de superficies

• Como aleaciones de acero inoxidable con un contenido de cromo de aproximadamente 16-19 % en peso, ambas calidades ofrecen resistencia general a la corrosión atmosférica, a los alimentos y a muchos productos químicos suaves. Presentan menor resistencia a la corrosión que las series 300 (304/316) en ambientes con presencia de cloruros.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) se utiliza para evaluar la resistencia a la picadura por cloruros cuando están presentes Mo/N y otros inhibidores de la picadura: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Para las aleaciones 201 y 202, el contenido de Mo es prácticamente nulo y el de N es bajo; por lo tanto, los valores de PREN son bajos en comparación con las aleaciones que contienen Mo. Utilice el valor de PREN solo cuando el Mo y el N sean significativos; de lo contrario, el índice indica que estas aleaciones no son adecuadas para entornos clorados agresivos.
• Protección de la superficie:
• En la mayoría de las aplicaciones se utilizan como acero inoxidable (sin recubrimiento adicional); para entornos altamente agresivos, puede ser necesaria la protección de la superficie mediante pasivación, electropulido o recubrimientos protectores.
• Para aplicaciones exigentes en exteriores o zonas costeras, considere grados de aleación más altos o recubrimientos protectores (el galvanizado en caliente normalmente no se utiliza en acero inoxidable donde se requiere un comportamiento inherentemente inoxidable).

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado: Ambas calidades son conformables en estado recocido. Es posible realizar embutición profunda y conformado complejo, pero se requieren herramientas adaptadas a mayores índices de endurecimiento por deformación en comparación con las aleaciones de la serie 300.
• Maquinabilidad: Las aleaciones de la serie 200 generalmente se mecanizan con menor facilidad que los aceros al carbono de fácil mecanizado; su mayor endurecimiento por deformación y la tendencia a endurecerse en la interfaz con la herramienta implican mayores fuerzas de corte y un desgaste rápido de la herramienta, a menos que se optimicen las herramientas y los avances. La maquinabilidad de la aleación 202 suele considerarse similar a la de la 201; la maquinabilidad específica depende de la forma y el temple del producto.
• Acabado: El pulido, el cepillado y el acabado superficial son habituales; se recomienda controlar el tinte térmico de la soldadura y realizar una pasivación adecuada para restaurar la resistencia a la corrosión después de la fabricación.

8. Aplicaciones típicas

Usos típicos — 201	Usos típicos — 202
Molduras decorativas, paneles arquitectónicos, muebles, paneles frontales de electrodomésticos donde el costo es crítico	Componentes de electrodomésticos, fijaciones, tornillos, utensilios de cocina ligeros, molduras para automóviles donde se desee una mayor facilidad de extracción o disponibilidad regional
Cubiertos y utensilios, fregaderos (en productos económicos)	Aplicaciones de tuberías y cables en entornos de baja corrosión
Piezas conformadas en frío donde se tolera un mayor endurecimiento por deformación.	Componentes que requieren una resistencia ligeramente superior a la corrosión leve y donde el 202 está más disponible.

Justificación de la selección: La elección del material se basa en el entorno corrosivo (leve o moderado), la conformabilidad requerida (embutición profunda o doblado simple), el acabado superficial esperado y el coste del material. Para aplicaciones con alta exposición a cloruros, se recomiendan aleaciones de mayor calidad.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: Tanto la aleación 201 como la 202 se desarrollaron para reducir el contenido de níquel y, por lo tanto, disminuir el costo en comparación con las aleaciones de la serie 300 cuando los precios del níquel son altos. El costo relativo entre la aleación 201 y la 202 fluctúa según los mercados de los elementos de aleación (Ni, Mn, Cr). Históricamente, la aleación 201 suele ser ligeramente más barata que la 202, pero la oferta y la demanda locales, así como la diferencia de precios entre el níquel y el manganeso, determinan el costo real de adquisición.
• Disponibilidad: El acero 201 se produce ampliamente y suele estar disponible en láminas, flejes, bobinas y algunos productos estirados. La disponibilidad del acero 202 varía según la región y el formato del producto; en algunos mercados se ofrece como alternativa al acero 201 cuando su rendimiento o las preferencias del proveedor así lo indican.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa)

Atributo	201	202
soldabilidad	Bien	Bien
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Comparable; alta tenacidad; la resistencia aumenta con el trabajo en frío.	Comparable; alta tenacidad; endurecimiento por deformación en frío similar
Costo	A menudo más bajo	A menudo ligeramente superior (depende del mercado)

Recomendaciones: - Elija 201 si: El coste es el factor principal y las condiciones de servicio son generales (interiores, electrodomésticos, molduras decorativas). - Necesitas un acero inoxidable austenítico rentable, con buena tenacidad y una resistencia a la corrosión aceptable para entornos moderados. - Elija 202 si: - Se requiere una resistencia a la corrosión general ligeramente mejorada o unas características de conformabilidad ligeramente diferentes que ofrece el equilibrio Ni/Mn alterado. - El mercado de adquisiciones muestra precios favorables o mejor disponibilidad para 202 en la forma de producto requerida.

Notas finales: Ambos grados se comportan como aceros inoxidables austeníticos y se seleccionan para aplicaciones generales donde el costo es un factor crítico. La principal diferencia técnica radica en la estrategia de níquel frente a manganeso para estabilizar la austenita; este ajuste composicional modifica el endurecimiento por deformación, la resistencia a la corrosión y la sensibilidad al precio. Para componentes críticos, siempre especifique los certificados de fábrica requeridos, la forma y el temple del producto, y valide los conjuntos soldados mediante procedimientos calificados.