304 frente a 202: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros inoxidables 304 y 202 son grados austeníticos comunes que se utilizan en los sectores de fabricación, arquitectura, procesamiento de alimentos y productos de consumo. Ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción suelen elegir entre ellos al considerar el equilibrio entre la resistencia a la corrosión, el rendimiento mecánico, la soldabilidad y el costo unitario. Algunos ejemplos típicos son la especificación de materiales para equipos en contacto con alimentos en interiores, molduras arquitectónicas o componentes estructurales, donde las limitaciones presupuestarias favorecen la selección de opciones con menor contenido de níquel.

La principal diferencia entre los aceros 304 y 202 radica en su aleación: el 304 emplea un mayor contenido de níquel y cromo estándar para garantizar una alta resistencia a la corrosión y una microestructura austenítica estable, mientras que el 202 reduce el contenido de níquel (e incrementa el de manganeso y nitrógeno) para ofrecer una alternativa más económica con una resistencia a la corrosión ligeramente inferior, pero una resistencia mecánica comparable. Este equilibrio entre el coste del material y el rendimiento frente a la corrosión y el comportamiento durante el proceso de fabricación es el factor determinante en la mayoría de las comparaciones directas.

1. Normas y designaciones

• 304
• Designaciones comunes: AISI 304, UNS S30400, EN 1.4301 (y 304L como 1.4306), JIS SUS304, GB 06Cr19Ni10.
• Clasificación: Acero inoxidable austenítico (inoxidable).

• Normas típicas: ASTM A240/A480 (placas y láminas), ASME SA240, serie EN 10088.

• 202

• Designaciones comunes: AISI 202, UNS S20200, EN (no ampliamente estandarizado en Europa, comúnmente especificado por normas nacionales), equivalentes JIS SUS202 en algunos mercados, GB 202.
• Clasificación: Acero inoxidable austenítico (acero inoxidable), a menudo comercializado como un grado austenítico con bajo contenido de níquel.
• Normas típicas: Se utilizan en láminas/bobinas y productos conformados; existen rangos de especificaciones patentadas en diferentes regiones.

Ambos grados son aceros inoxidables (resistentes a la corrosión) y no aceros al carbono, aleados, para herramientas o HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

La tabla siguiente muestra las composiciones nominales o de rango (en peso %) que se citan habitualmente para grados forjados disponibles comercialmente. Los valores varían según la norma y la colada; utilice el certificado de fábrica correspondiente para la adquisición.

Elemento	304 (rangos típicos, % en peso)	202 (rangos típicos, % en peso)
do	≤ 0,08	≤ 0,15
Minnesota	≤ 2.0	5,5 – 7,5
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
PAG	≤ 0,045	≤ 0,06
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	18.0 – 20.0	17.0 – 19.0
Ni	8.0 – 10.5	4.0 – 6.0
Mes	≤ 0,08	≤ 0,20
V	rastro/ninguno	rastro/ninguno
Nb (Cb)	típicamente ninguno	típicamente ninguno
Ti	típicamente ninguno	típicamente ninguno
B	rastro	rastro
norte	≤ 0,10	hasta aproximadamente 0,25–0,45 (varía)

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - El cromo (Cr) proporciona la película de óxido pasiva y resistencia general a la corrosión; ambos grados tienen un contenido de Cr similar. - El níquel (Ni) estabiliza la fase austenítica y mejora la formabilidad y la resistencia a la corrosión; el 304 tiene sustancialmente más Ni que el 202. - El manganeso (Mn) y el nitrógeno (N) en 202 se utilizan para estabilizar la austenita en lugar de parte del níquel y para aumentar la resistencia mediante el fortalecimiento por solución sólida. El carbono influye en la resistencia y el riesgo de sensibilización; el acero 202 suele tener un límite de carbono ligeramente superior. Las variantes con menor contenido de carbono (p. ej., 304L) se utilizan para reducir la sensibilización durante la soldadura. - Los elementos minoritarios e impurezas (P, S) afectan la maquinabilidad y la corrosión localizada.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura típica (tal como se fabrica)
• Tanto el acero 304 como el 202 son principalmente austeníticos (cúbicos centrados en las caras) en estado recocido. La estabilidad de la austenita depende del contenido de Ni, Mn y N.
• El acero 202 tiene una mayor relación Mn/N y una menor relación Ni; su austenita puede ser ligeramente menos estable a temperaturas elevadas y durante trabajos en frío intensos, pero permanece austenítica a temperatura ambiente para composiciones estándar.

• La ferrita delta es mínima en estas composiciones bajo enfriamiento normal; algunas rutas de procesamiento pueden introducir pequeñas fracciones de ferrita.

• Respuesta a tratamientos térmicos/mecánicos comunes

• Recocido (tratamiento de solubilización): Típico para ambos grados a ~1000–1150 °C, seguido de un enfriamiento rápido para disolver los carburos y restablecer la microestructura. Ambos recuperan la ductilidad y la resistencia a la corrosión tras el recocido de solubilización.
• Trabajo en frío (laminado, estirado, doblado): Ambos se endurecen con el trabajo en frío; el 202, debido a su mayor contenido de Mn y N, a menudo alcanza niveles de resistencia más altos después del trabajo en frío con la misma deformación.
• Envejecimiento/precipitación: Los aceros inoxidables austeníticos no se endurecen mediante el temple y revenido tradicional; la exposición prolongada en el rango de 400–850 °C puede causar fases de fragilización (carburos, fase sigma) que reducen la tenacidad y la resistencia a la corrosión; el 304 es más resistente a la precipitación intermetálica debido a su mayor contenido de Ni.
• Normalización/templado y revenido: No aplicable como método de fortalecimiento para aceros inoxidables austeníticos; no responden al endurecimiento martensítico como los aceros al carbono.

4. Propiedades mecánicas

La siguiente tabla proporciona rangos representativos para productos forjados y recocidos (láminas, placas o bobinas laminadas en frío). Las propiedades reales dependen del trabajo en frío, el espesor y el tratamiento térmico.

Propiedad	304 (recocido, típico)	202 (recocido, típico)
Resistencia a la tracción (MPa)	~500 – 700	~520 – 760
Límite elástico (0,2% de deformación, MPa)	~200 – 350	~240 – 420
Elongación (%)	~40 – 60	~30 – 50
Resistencia al impacto (energía de muesca, cualitativa)	Buena fractura dúctil	Generalmente es bueno, pero puede ser menor después de trabajos en frío.
Dureza (HRB o HV)	~70 – 95 HRB (recocido)	Ligeramente superior en promedio debido a la tendencia al endurecimiento por trabajo

Interpretación: El acero 202 tiende a alcanzar una mayor resistencia, especialmente tras el trabajo en frío, debido a su mayor fortalecimiento por solución sólida de Mn y N. La resistencia a la fluencia y la resistencia a la tracción suelen ser mayores para el acero 202 en condiciones comparables. - El acero 304 generalmente muestra mayor ductilidad y mejor tenacidad retenida después de la exposición térmica o la soldadura debido a su mayor contenido de Ni y mayor estabilidad de la austenita. - La selección debe tener en cuenta el estado en que se suministra: un 304 trabajado en frío puede superar en resistencia a un 202 recocido, pero un 202 trabajado en frío generalmente será más resistente que un 304 trabajado de manera similar.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de los aceros inoxidables austeníticos suele ser buena, pero la sensibilidad depende del nivel de carbono, de la aleación que afecta a la templabilidad y de la susceptibilidad a la corrosión intergranular.

Fórmulas clave utilizadas para evaluar el riesgo de soldabilidad (interpretación cualitativa):

• Equivalente de carbono (método IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Un valor más alto de $CE_{IIW}$ indica una mayor templabilidad y un riesgo potencial de agrietamiento en algunos aceros; para los aceros inoxidables austeníticos, estos elementos se utilizan de manera diferente, pero la fórmula ofrece un concepto comparativo.

• Número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras (para corrosión en lugar de fisuras en la soldadura): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Pcm (índice de soldabilidad, más utilizado para aceros al carbono, pero útil conceptualmente): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa para 304 vs 202: El acero 304 suele presentar una excelente soldabilidad con metales de aporte estándar (p. ej., 308L para 304) y un bajo riesgo de fisuración en caliente y fragilización posterior a la soldadura cuando se siguen los procedimientos adecuados. El acero con control de carbono (304L) se utiliza cuando la sensibilización es un factor importante. - El acero 202 se suelda de forma aceptable con métodos comunes, pero el contenido reducido de Ni aumenta el riesgo de ciertos problemas relacionados con la soldadura, como una ductilidad ligeramente reducida en la zona afectada por el calor y una susceptibilidad potencialmente mayor a ciertas formas de corrosión localizada en ambientes agresivos. La limpieza previa y posterior a la soldadura, la selección adecuada del material de aporte y evitar la exposición prolongada a temperaturas de sensibilización son controles estándar. Para aplicaciones críticas, se debe realizar la calificación del procedimiento de soldadura y pruebas de corrosión en los conjuntos soldados.

6. Corrosión y protección de superficies

• Comportamiento inoxidable
• Tanto el acero inoxidable 304 como el 202 dependen de una película de óxido pasiva rica en cromo para su resistencia a la corrosión. El 304, con mayor contenido de níquel, generalmente ofrece una resistencia superior a la corrosión general, un mejor desempeño en ambientes con cloruros y una mejor conformabilidad sin agrietamiento superficial que pueda comprometer la pasividad.

• El acero 202 tiene una resistencia a la corrosión aceptable para muchos ambientes interiores y ligeramente corrosivos (molduras decorativas, electrodomésticos, componentes de climatización), pero no se recomienda para ambientes ricos en cloruros (costeros, marinos, corrientes de procesos cloradas) donde se prefieren los grados de aleación 304 o superiores.

• Uso de PREN (cuando corresponda)

• Para la evaluación de la corrosión por picaduras, utilice: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$

• PREN se aplica más comúnmente a grados dúplex y austeníticos que contienen Mo y N elevado; ilustrará por qué 304 (bajo Mo, bajo N) y 202 (bajo Mo, N moderado) están limitados en entornos de cloruro severos.

• Protección de superficies para aceros no inoxidables (no aplicable en este caso)

• Si las especificaciones de un proyecto requieren galvanizado o pintura, tenga en cuenta que se trata de estrategias distintas que se utilizan para aceros no inoxidables; para los aceros inoxidables, los tratamientos de acabado superficial y pasivación son los principales métodos de protección.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Formabilidad y flexión:
• El acero 304 posee una excelente conformabilidad, capacidad de embutición profunda y características de recuperación elástica debido a su mayor contenido de níquel y a la estabilidad de la austenita; por lo tanto, es preferible cuando se requiere una conformación compleja.

• El acero 202 se puede conformar, pero tiene una tasa de endurecimiento por deformación más alta; las matrices y las herramientas deben soportar mayores fuerzas de conformado y es posible que se necesiten ciclos de recocido más frecuentes para el conformado de radios pequeños.

• Maquinabilidad:

• Los aceros inoxidables austeníticos son generalmente menos mecanizables que los aceros al carbono. La mayor resistencia y tendencia al endurecimiento por deformación del acero 202 dificultan ligeramente su mecanizado en comparación con el acero 304; sin embargo, dado que algunas variantes comerciales del 202 suelen contener límites de azufre más elevados (lo que mejora su maquinabilidad), los resultados reales dependen de las especificaciones del producto.

• Utilice herramientas adecuadas (insertos de carburo, ángulo de ataque positivo elevado), refrigerante y velocidades de avance conservadoras para obtener resultados uniformes.

• Acabado superficial:

• Los tratamientos de pulido, decapado y pasivación son estándar. El acero 304 admite acabados comunes (2B, BA, n.° 4) con resultados predecibles; el acero 202 puede presentar un comportamiento de grabado ligeramente diferente y requiere atención para mantener una apariencia uniforme en aplicaciones decorativas.

8. Aplicaciones típicas

304 (usos típicos)	202 (usos típicos)
Equipos para el procesamiento de alimentos, fregaderos y electrodomésticos de cocina	Molduras decorativas, elementos arquitectónicos interiores, componentes domésticos de bajo costo
Equipos para procesos químicos en entornos ligeramente corrosivos	Paneles de ascensor, revestimiento interior, tuberías y fijaciones no críticas
Intercambiadores de calor, aplicaciones criogénicas, accesorios sanitarios	Piezas fabricadas de uso general donde la limitación de costos es primordial.
Elementos de fijación y accesorios que requieren mayor resistencia a la corrosión	Exterior de utensilios de cocina de bajo coste, conductos de climatización (entornos no corrosivos)

Justificación de la selección: - Elija el acero 304 cuando se requiera resistencia a la corrosión, durabilidad a largo plazo en condiciones húmedas o ligeramente agresivas, o conjuntos soldados/conformados extensivos. - Elija 202 cuando el costo inicial del material sea una restricción dominante y el ambiente no sea agresivo (interiores, atmósfera controlada) y se acepte una mayor resistencia a un menor costo.

9. Costo y disponibilidad

• Costo
• El acero 202 suele ser más económico por kilogramo que el 304 porque sustituye parte del níquel por manganeso y nitrógeno. El níquel es un elemento de aleación de alto costo, por lo que las aleaciones con menor contenido de níquel se comercializan como alternativas económicas.

• Los precios de mercado fluctúan con los valores de las materias primas níquel y chatarra de acero inoxidable; la prima relativa del 304 puede ampliarse significativamente en períodos de precios altos del níquel.

• Disponibilidad

• El acero 304 se utiliza ampliamente en todo el mundo en láminas, bobinas, placas, barras, tubos y elementos de fijación. Los plazos de entrega suelen ser cortos para los formatos de producto estándar.
• El acero 202 está ampliamente disponible en muchos mercados en forma de láminas y bobinas, pero puede ser menos común en productos especiales o que cumplan con normas internacionales específicas. Confirme la disponibilidad para pedidos de gran volumen o dimensiones especiales.

10. Resumen y recomendación

Categoría	304	202
Soldabilidad	Excelente con procedimientos estándar; menor riesgo de sensibilización con 304L	Es bueno, pero requiere controles de proceso; en algunos casos existe un mayor riesgo de reducción de la ductilidad en la zona afectada por el calor.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Buena ductilidad y tenacidad; resistencia moderada	Mayor resistencia en estado de laminación; la tenacidad puede ser menor después de un trabajo en frío intenso.
Costo	Mayor (debido al contenido de Ni)	Menor (con Ni reducido y Mn/N sustituido)
Resistencia a la corrosión	Mejor resistencia general y a los cloruros	Adecuado para interiores/ambientes templados; no apto para exposición agresiva al cloruro.
Formabilidad	Excelente (preferible para embutición profunda)	Buen endurecimiento por deformación, pero mayor; las herramientas necesitan atención.

Recomendaciones finales: Elija el acero inoxidable 304 si la resistencia a la corrosión, la excelente conformabilidad, la disponibilidad global consolidada y la durabilidad a largo plazo en entornos ligeramente agresivos son fundamentales. Es la opción más segura para aplicaciones en contacto con alimentos, higiénicas y expuestas a ambientes costeros o marinos. Elija la aleación 202 si el costo inicial del material es un factor determinante, el entorno de servicio es benigno (interior, sin cloruros) y se acepta una mayor resistencia al acabado o un menor contenido de níquel. Valide la aleación mediante pruebas de corrosión específicas para la aplicación y confirme las especificaciones del proveedor para N, Mn y S a fin de garantizar la maquinabilidad y el acabado superficial requeridos.

Nota final: En las órdenes de compra, especifique siempre la forma del producto, el acabado superficial, las propiedades mecánicas (recocido o trabajado en frío) y la norma aplicable. Para conjuntos soldados y componentes críticos, realice la calificación del procedimiento de soldadura y, cuando la resistencia a la corrosión sea un factor de seguridad o de ciclo de vida, realice pruebas de corrosión específicas para la aplicación en lugar de basarse únicamente en comparaciones de grados generales.