304 frente a 347: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros inoxidables austeníticos tipo 304 y tipo 347 son dos de los más utilizados en la industria. Al elegir entre ellos, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen sopesar las ventajas y desventajas del costo inicial del material, la resistencia a la corrosión (especialmente después de la soldadura), la soldabilidad y la resistencia en servicio. Algunos contextos típicos de decisión incluyen equipos para la industria alimentaria y de bebidas, líneas de procesamiento químico, aplicaciones arquitectónicas y conjuntos soldados expuestos a altas temperaturas.

La principal diferencia metalúrgica radica en que el acero tipo 347 se alea deliberadamente con un elemento estabilizador que se combina preferentemente con el carbono, impidiendo la formación de carburo de cromo durante el enfriamiento lento o la soldadura. Esta estabilización reduce el riesgo de agotamiento intergranular del cromo y la corrosión asociada, razón principal por la que los diseñadores comparan los aceros 304 y 347 cuando la soldadura y la exposición a altas temperaturas son factores importantes.

1. Normas y designaciones

Normas principales y designaciones internacionales comunes:

• ASTM/ASME: Tipo 304 (UNS S30400), Tipo 347 (UNS S34700). Especificación común del producto: ASTM A240 (placa, lámina).
• EN: 1.4301 (304), 1.4550 / 1.4552 a menudo se referencian para grados estabilizados (347 variantes).
• JIS: SUS304 corresponde a 304; SUS347 corresponde a 347.
• GB (China): 0Cr18Ni9 (aprox. 304), 0Cr18Ni10Nb (aprox. 347).

Clasificación: ambos son aceros inoxidables (austeníticos). No son aceros al carbono, aleados, para herramientas ni HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los rangos de composición típicos (en % peso) para grados comerciales recocidos. Los rangos reflejan las especificaciones comunes de ASTM/EN y la práctica comercial; los límites exactos dependen de la especificación y la forma del producto.

Elemento	304 (rango típico, % en peso)	347 (rango típico, % en peso)
do	≤ 0,08	≤ 0,08
Minnesota	≤ 2.0	≤ 2.0
Si	≤ 0,75	≤ 1.0
PAG	≤ 0,045	≤ 0,045
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	18–20	17–19
Ni	8–10.5	9–13
Mes	~0	~0
V	- rastro	- rastro
Nb (niobio)	— insignificante	~0,10–1,0
Ti (titanio)	— insignificante	a veces presente en pequeñas cantidades en variantes especiales
B	- rastro	- rastro
norte	≤ ~0.10	≤ ~0.10

Cómo afecta la aleación al comportamiento: - El cromo (Cr) proporciona la característica de acero inoxidable al formar una película de óxido pasiva. - El níquel (Ni) estabiliza la estructura austenítica y mejora la tenacidad y la conformabilidad. - El carbono (C) aumenta la resistencia, pero puede combinarse con el Cr para formar carburos de cromo en los límites de grano cuando se enfría lentamente, lo que provoca un agotamiento local de Cr. - El niobio (Nb) en 347 fija el carbono como carburos de niobio (NbC o (Nb,Ti)C), evitando la precipitación de carburo de cromo; esta es la principal estrategia de estabilización en 347. - Un contenido bajo o nulo de molibdeno significa que ambos grados son menos resistentes a la corrosión localizada por picaduras de cloruro que los austeníticos que contienen molibdeno.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura: Ambas calidades son totalmente austeníticas (cúbicas centradas en las caras) en estado recocido. La matriz es dúctil y presenta una alta tenacidad a temperatura ambiente y subambiente. - En el acero 304, el enfriamiento lento a través del rango de sensibilización (aproximadamente 450–850 °C) puede permitir la formación de carburos ricos en cromo (Cr23C6) en los límites de grano, produciendo zonas empobrecidas en cromo susceptibles a la corrosión intergranular. En el acero 347, el niobio forma partículas estables de carburo o carbonitruro de niobio que consumen preferentemente el carbono e impiden la formación significativa de Cr₂₃C₆ en los límites de grano. Esto preserva la continuidad del cromo y mitiga el ataque intergranular tras la soldadura o el enfriamiento lento.

Respuesta al tratamiento térmico: Los aceros inoxidables austeníticos no se endurecen mediante temple y revenido como los aceros ferríticos o martensíticos. El recocido de solubilización (normalmente a unos 1000-1100 °C, seguido de un enfriamiento rápido) disuelve los precipitados y restaura la resistencia a la corrosión. - Para 304: recocido de solución si el material ha estado expuesto a temperaturas de sensibilización para redisolver los carburos de Cr y luego enfriar rápidamente para evitar la reprecipitación. - Para 347: la estabilización reduce la necesidad de recocido de solución para evitar la sensibilización después de la soldadura o el enfriamiento lento, aunque el recocido de solución todavía se utiliza para limpiar los precipitados inducidos por la fabricación o para requisitos de propiedades específicos. El trabajo en frío aumenta la densidad de dislocaciones y puede producir un endurecimiento por deformación significativo; en ciertas circunstancias, durante una deformación en frío intensa, puede formarse martensita inducida por deformación en el acero 304, lo que aumenta la resistencia pero disminuye la ductilidad. Las aleaciones estabilizadas pueden presentar un comportamiento de endurecimiento por deformación ligeramente diferente, pero conservan su carácter austenítico.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas típicas del material recocido varían según su forma (lámina, placa, barra) y el fabricante. La tabla muestra rangos representativos para las condiciones de recocido más comunes; los usuarios deben especificar los ensayos de propiedades mecánicas requeridos para la adquisición.

Propiedad (recocida, típica)	304	347
Resistencia a la tracción (UTS)	~480–700 MPa	~480–700 MPa
Límite elástico (0,2% de compensación)	~205–310 MPa	~205–310 MPa
Alargamiento (en 50 mm)	~40–60%	~40–60%
Resistencia al impacto (Charpy)	Excelente, conserva su resistencia a bajas temperaturas.	Excelente, conserva su resistencia a bajas temperaturas.
Dureza (Brinell/Rockwell B)	Moderado (blando en estado recocido)	Similar al 304

Interpretación: En estado recocido, ambos grados presentan propiedades mecánicas muy similares debido a que su matriz base es acero inoxidable austenítico. Las diferencias en resistencia o tenacidad suelen ser pequeñas y se deben al trabajo en frío, el historial de fabricación o los niveles específicos de aleación (por ejemplo, un contenido ligeramente mayor de níquel en algunas variantes del 347). - El endurecimiento por deformación puede aumentar notablemente la resistencia durante las operaciones de conformado; la selección debe tener en cuenta los programas de conformado y el tratamiento posterior al conformado.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de los aceros inoxidables austeníticos es generalmente excelente en comparación con los aceros de alto carbono; sin embargo, la susceptibilidad a la sensibilización posterior a la soldadura difiere.

Índices de soldabilidad de uso frecuente: - Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (un equivalente de carbono más sensible a la soldadura para aceros con muchos elementos de aleación): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: - Tanto el 304 como el 347 tienen bajos contenidos de carbono y un contenido moderado de níquel, lo que proporciona una buena soldabilidad general con la mayoría de los procesos comunes (GTAW/TIG, GMAW/MIG, SMAW). - El acero 304 puede ser vulnerable a la corrosión intergranular si la soldadura produce un enfriamiento lento a través del rango de sensibilización; el recocido de solución posterior a la soldadura o las variantes de bajo carbono (304L) son remedios comunes. El elemento estabilizador del acero 347 reduce el riesgo de sensibilización tras la soldadura, ya que el carbono se une preferentemente a los precipitados que contienen niobio en lugar de a los carburos de cromo. Por lo tanto, en aplicaciones que requieren soldadura intensa, exposición prolongada al rango de sensibilización o donde el tratamiento térmico posterior a la soldadura resulta impráctico, el acero 347 suele ser la opción preferida. - Cuidado con la selección del material de relleno: para mantener el rendimiento frente a la corrosión, se recomienda utilizar metales de relleno con bajo contenido de carbono o que coincidan con el material de relleno para ambos grados cuando la resistencia a la corrosión sea un requisito primordial.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ambos aceros inoxidables, al igual que otros, dependen de una película pasiva de óxido rica en cromo para su resistencia a la corrosión. Ninguno contiene cantidades significativas de molibdeno, por lo que su resistencia a la corrosión localizada por picaduras en ambientes clorados es limitada en comparación con las calidades que contienen molibdeno (por ejemplo, el 316).
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) se utiliza normalmente para evaluar la resistencia a la corrosión por picaduras de cloruros: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Debido a que Mo ≈ 0 para ambos grados y N es bajo, los valores PREN para 304 y 347 son similares y modestos, lo que significa que ambos deben usarse con precaución en ambientes agresivos de cloruro.

Corrosión intergranular: - 304: Susceptible al ataque intergranular si se sensibiliza por enfriamiento lento o soldadura; las estrategias de mitigación incluyen el uso de 304L (bajo en carbono), recocido de solución o pasivación posterior a la soldadura. - 347: La estabilización mediante niobio evita una precipitación significativa de carburo de cromo, por lo que el riesgo de corrosión intergranular después de la soldadura o el enfriamiento lento se reduce mucho.

La protección de superficies para aceros no inoxidables no es aplicable en este caso; sin embargo, las superficies de acero inoxidable pueden pasivarse (tratamientos químicos) para mejorar la uniformidad de la película de óxido y minimizar el inicio de la corrosión.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformabilidad: Ambos grados son altamente conformables en estado recocido y se utilizan para embutición profunda, doblado y formas complejas. El 304 se usa ampliamente para conformado; el 347 se conforma de manera similar, aunque un contenido de aleación ligeramente superior puede afectar mínimamente la conformabilidad.
• Endurecimiento por deformación: Los aceros inoxidables austeníticos se endurecen rápidamente por deformación; las secuencias de herramientas y conformado deben tener en cuenta la recuperación elástica y el aumento de las fuerzas.
• Maquinabilidad: Ambos grados son más difíciles de mecanizar que los aceros al carbono. Su maquinabilidad típica se sitúa entre el 40 % y el 60 % de la de los aceros de fácil mecanizado; el 304 puede ser ligeramente menos mecanizable debido al endurecimiento por deformación. Se recomienda el uso de herramientas rígidas, insertos de carburo, bajas velocidades de corte y geometría de ataque positiva.
• Acabado: Ambos admiten buenos acabados superficiales y pueden pulirse para lograr una estética impecable. El electropulido y la pasivación mejoran la resistencia a la corrosión y el aspecto.
• Las secuencias de soldadura y conformado deben planificarse para minimizar los ciclos térmicos repetidos que podrían causar sensibilización (una preocupación para el 304 pero mitigada en el 347).

8. Aplicaciones típicas

Tipo 304 – Usos típicos	Tipo 347 – Usos típicos
Equipos para el procesamiento de alimentos, utensilios de cocina, fregaderos, molduras arquitectónicas	Componentes de aeronaves y escapes, piezas de hornos, conjuntos soldados de alta temperatura
Equipos químicos y farmacéuticos no expuestos a altas condiciones de cloruro	Equipos para procesos químicos donde se producen soldaduras y enfriamiento lento; intercambiadores de calor sometidos a temperaturas cíclicas.
Fachadas decorativas y arquitectónicas	Tubos de calderas, tubos de sobrecalentadores y aplicaciones que requieren estabilización contra la sensibilización.
Elementos de fijación, pernos y fabricación en general	Colectores de escape de automóviles y otros componentes soldados a altas temperaturas

Justificación de la selección: - Elija el acero 304 para una resistencia a la corrosión de uso general, un menor costo y una amplia disponibilidad donde la corrosión por picaduras de cloruros y la sensibilización posterior a la soldadura no sean preocupaciones principales o donde se puedan utilizar variantes de bajo carbono (304L) o recocido de solución posterior a la soldadura. - Elija 347 cuando los componentes soldados experimenten un enfriamiento lento, temperaturas de servicio elevadas o cuando se deba evitar la corrosión intergranular asociada con la sensibilización sin un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero 347 suele ser más caro que el 304 debido a la adición de niobio y, a menudo, a un mayor contenido de níquel. El precio varía según la oferta de níquel y niobio en el mercado, la forma del producto y el procesamiento.
• Disponibilidad: El acero inoxidable 304 es uno de los más comunes en diversos formatos (lámina, placa, tubo, barra, alambre). El 347 también es frecuente, pero menos común que el 304; los plazos de entrega pueden ser ligeramente mayores para algunos formatos o productos con tolerancias ajustadas.
• Para la adquisición: especifique el grado requerido, la forma del producto, el acabado superficial y cualquier requisito de tratamiento térmico o prueba (por ejemplo, PMI, pruebas de corrosión) para evitar retrasos en el abastecimiento.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Criterio	304	347
Soldabilidad (general)	Excelente; susceptible a la sensibilización a menos que se trate con bajo contenido de carbono o después de la soldadura.	Excelente; mayor resistencia a la sensibilización gracias a la estabilización.
Resistencia-Tenacidad (recocido)	Buenas propiedades austeníticas típicas	Similar al acero 304 en estado recocido
Resistencia a la corrosión intergranular inducida por soldadura	Moderado sin mitigación	Superior para componentes soldados/enfriados lentamente
Costo	Más bajo (más económico)	Mayor (debido al estabilizador y, a veces, a un mayor contenido de Ni)
Disponibilidad	Muy alto	Alto, pero menos común que el 304

Conclusiones — orientación práctica: - Elija 304 si: - Necesita un acero inoxidable austenítico versátil y económico para la resistencia general a la corrosión, el procesamiento de alimentos, componentes arquitectónicos o aplicaciones donde la soldadura es limitada o donde las opciones de recocido de solución/304L son aceptables. - La corrosión localizada por picaduras de cloruro no es grave y el tratamiento térmico posterior a la soldadura es factible cuando sea necesario.

• Elige 347 si:
• El componente estará sometido a soldaduras extensas, experimentará un enfriamiento lento a través de temperaturas de sensibilización o funcionará a temperaturas elevadas donde la precipitación de carburos es una preocupación.
• Se requiere una buena resistencia a la corrosión intergranular en estructuras soldadas sin necesidad de un tratamiento térmico de solubilización posterior a la soldadura.

Nota final: ambos materiales son opciones de ingeniería robustas. Para aplicaciones críticas, especifique estándares de materiales exactos, solicite certificados de fábrica que muestren la composición y los resultados de las pruebas mecánicas, y considere realizar pruebas de laboratorio (p. ej., pruebas de corrosión, pruebas de soldadura) en condiciones representativas antes de la selección final.