316 frente a 317: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción a menudo se enfrentan a la decisión entre los aceros inoxidables 316 y 317 al especificar componentes para entornos corrosivos. El dilema de la selección suele implicar un equilibrio entre la resistencia a la corrosión y el coste, la soldabilidad y la facilidad de fabricación, y la disponibilidad y el rendimiento en condiciones de servicio. Ambos grados son aceros inoxidables austeníticos con un comportamiento mecánico similar, pero se diferencian principalmente por su estrategia de aleación —en particular, la cantidad de molibdeno y níquel—, lo que genera diferencias en la resistencia a la corrosión por picaduras y por hendiduras e influye en el precio.

La diferencia práctica más importante radica en que el acero 317 contiene una mayor cantidad de molibdeno (y, por lo general, una proporción níquel/cromo ligeramente diferente) que el 316; esto incrementa su resistencia a la corrosión localizada en ambientes agresivos con cloruros o ácidos reductores. Dado que estos grados se utilizan con frecuencia para aplicaciones similares (bombas, válvulas, equipos de proceso, tuberías), los ingenieros los comparan directamente para determinar si el mayor costo del material 317 se justifica por las condiciones de servicio.

1. Normas y designaciones

Las normas y designaciones comunes que abarcan los aceros inoxidables 316 y 317 incluyen: - ASTM / ASME: A240 / SA-240 (lámina, placa), A276 (barras), A312 (tubería) — ambos grados aparecen en las especificaciones ASTM en diversas formas de producto. - UNS: 316 → UNS S31600 (y S31603 de bajo carbono para 316L), 317 → UNS S31700 (y S31703 para 317L). - EN: 316 a menudo se corresponde con los equivalentes EN 1.4401 / 1.4404 (316L); 317 tiene equivalentes EN en la familia 1.4440/1.4449 dependiendo de la variante. - JIS / GB: Las normas nacionales se corresponden con especificaciones químicas/físicas similares para las formas del producto.

Clasificación: tanto el 316 como el 317 son aceros inoxidables austeníticos (categoría inoxidable), no tratables térmicamente mediante endurecimiento convencional; no son aceros al carbono ni aceros para herramientas ni HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los rangos de composición típicos para los aceros inoxidables 316 y 317 estándar (no de bajo carbono L ni estabilizados). Los valores que se presentan a continuación son rangos típicos utilizados en las especificaciones comerciales; los límites exactos dependen de la norma específica y de la forma del producto.

Elemento	316 (típico, % en peso)	317 (típico, % en peso)
do	≤ 0,08	≤ 0,08
Minnesota	≤ 2.0	≤ 2.0
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
PAG	≤ 0,045	≤ 0,045
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	16.0–18.0	18.0–20.0
Ni	10.0–14.0	11.0–15.0
Mes	2.0–3.0	3.0–4.0
V	≈ 0	≈ 0
Nótese bien	≈ 0 (excepto grados estabilizados)	≈ 0
Ti	≈ 0 (excepto grados estabilizados)	≈ 0
B	rastro	rastro
norte	traza/≤0,11	traza/≤0,11

Cómo afecta la aleación al rendimiento: - El cromo (Cr) proporciona resistencia general a la corrosión y forma la película de óxido pasiva. - El níquel (Ni) estabiliza la fase austenítica y mejora la tenacidad y la soldabilidad. - El molibdeno (Mo) mejora significativamente la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en ambientes reductores y que contienen cloruros. - El carbono influye en la sensibilización y la resistencia a altas temperaturas; las variantes de bajo carbono (L) se utilizan para mejorar la soldabilidad y reducir la precipitación de carburos. - Se utilizan elementos menores y estabilizadores (Ti, Nb) en grados específicos para prevenir la sensibilización en estructuras soldadas.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura: - Tanto el 316 como el 317 son totalmente austeníticos después del procesamiento estándar (estructura cristalina cúbica centrada en las caras) y permanecen austeníticos a temperatura ambiente para composiciones típicas. - La presencia de Ni y N aumenta la estabilidad de la austenita; el Mo no cambia el carácter austenítico básico, pero afecta la formación de precipitados y el comportamiento ante la corrosión.

Respuesta al tratamiento térmico: Ni el acero 316 ni el 317 se endurecen mediante el tratamiento térmico convencional de temple y revenido; no son tratables térmicamente en el sentido de transformación martensítica. Sus propiedades mecánicas se determinan principalmente mediante deformación en frío y recocido de solubilización. - Ruta de procesamiento típica: recocido de solución a 1010–1150 °C (dependiendo de la norma) seguido de un enfriamiento rápido para retener una matriz austenítica homogénea y disolver los carburos. Sensibilización: la exposición prolongada a temperaturas entre 450 y 850 °C puede provocar la precipitación de carburo de cromo en los límites de grano (sensibilización), lo que reduce la resistencia a la corrosión intergranular. El uso de aceros con bajo contenido de carbono (L) o estabilizados, o un tratamiento térmico de solubilización adecuado, mitiga este efecto. El procesamiento termomecánico y el trabajo en frío aumentan la densidad de dislocaciones y la resistencia a la fluencia/tracción, a la vez que reducen la ductilidad. El endurecimiento por deformación es pronunciado en los aceros inoxidables austeníticos y debe tenerse en cuenta durante el conformado.

Normalizado/templado y revenido: - No aplicable como mecanismo de fortalecimiento — la "normalización" en el sentido ferrítico/perlítico es irrelevante; el paso requerido es el recocido de solución para restaurar la resistencia a la corrosión después de la fabricación.

4. Propiedades mecánicas

Ambos grados presentan propiedades mecánicas muy similares en estado recocido, dado que ambos son aceros inoxidables austeníticos. A continuación se resume cualitativamente el comportamiento mecánico típico del producto recocido, recién salido de fábrica (chapa, barra o tubo).

Propiedad	316 (recocido, típico)	317 (recocido, típico)
Resistencia a la tracción (UTS)	Rango de aproximadamente 500 MPa (varía según el producto)	Comparable a un poco más de 316
Límite elástico (0,2 % de compensación)	~200–300 MPa (depende de la forma)	Similar; puede ser ligeramente superior.
Alargamiento (A%)	Alta ductilidad; típicamente ≥ 40% en lámina	Comparable; excelente ductilidad
resistencia al impacto	Excelente a temperatura ambiente y bajas temperaturas.	Comparable; la austenita proporciona buena tenacidad.
Dureza	De bajo a moderado (recocido suave)	Similar

Interpretación: - El acero 317 no es drásticamente más resistente en términos mecánicos masivos; la principal ventaja de rendimiento del 317 sobre el 316 radica en la resistencia a la corrosión más que en la resistencia mecánica. El trabajo en frío aumenta la resistencia en ambos grados, pero reduce la ductilidad e incrementa las tensiones residuales; el recocido final se utiliza según sea necesario para restaurar la conformabilidad y la resistencia a la corrosión.

5. Soldabilidad

Tanto el 316 como el 317 son fácilmente soldables utilizando procesos comunes (GTAW/TIG, GMAW/MIG, SMAW), y ambos tienen variantes con bajo contenido de carbono (L) o elementos estabilizadores para mejorar el rendimiento de corrosión posterior a la soldadura.

Índices útiles de soldabilidad: - El equivalente de carbono para consideraciones de agrietamiento en caliente y templabilidad se puede estimar cualitativamente con fórmulas como: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ y el más complejo $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Interpretación: ambas calidades presentan bajo contenido de carbono y contenido moderado de níquel, lo que les confiere buena soldabilidad. El mayor contenido de Mo en el acero 317 incrementa ligeramente la contribución a $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ a través del término Cr+Mo, pero el efecto es modesto en comparación con el carbono o los elementos formadores de ferrita.

Orientación práctica: - Utilice acero inoxidable 316L/317L para componentes soldados para reducir el riesgo de sensibilización y corrosión intergranular. - El recocido de solubilización posterior a la soldadura restaura el rendimiento anticorrosivo cuando sea práctico; de lo contrario, diseñe para aliviar la tensión o especifique grados estabilizados. - Selección del metal de aporte: utilice un metal de aporte con una aleación igual o ligeramente superior para proteger contra la corrosión localizada; consulte las especificaciones del procedimiento de soldadura.

6. Corrosión y protección de superficies

Para los grados de acero inoxidable (austenítico) como el 316 y el 317, las principales consideraciones de rendimiento frente a la corrosión son la corrosión general, la corrosión por picaduras, la corrosión por hendiduras y el agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) en ambientes clorados.

Número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras: - Para comparar la resistencia a la corrosión localizada, utilice PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Debido a que el 317 normalmente contiene más Mo (y a menudo un equilibrio Cr/Ni ligeramente superior), su PREN es mayor que el del 316, lo que indica una resistencia superior a la corrosión por picaduras y grietas en ambientes ácidos reductores y que contienen cloruros.

Cuando PREN y los índices no son aplicables: - Para aceros no inoxidables (no relevante aquí) o para entornos dominados por corrosión uniforme en condiciones oxidantes, las tasas de corrosión generales y los recubrimientos (galvanizado, pintura, revestimientos de polímeros) son las principales estrategias de protección.

Implicación práctica: Elija el acero inoxidable 317 cuando la corrosión por picaduras y grietas inducida por cloruros sean las principales preocupaciones (por ejemplo, en entornos con alta concentración de cloruros o con ácidos reductores agresivos). Para entornos menos agresivos o donde el costo sea un factor crítico, el acero inoxidable 316 suele ofrecer un rendimiento adecuado.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: ambas calidades son moderadamente maquinables en comparación con los aceros ferríticos/martensíticos; los aceros inoxidables austeníticos se endurecen rápidamente por deformación, por lo que las estrategias de mecanizado priorizan el uso de herramientas de alta rigidez, una carga de viruta controlada y un refrigerante abundante. El contenido de aleación ligeramente superior del 317 puede afectar levemente el desgaste de la herramienta y las fuerzas de corte.
• Conformabilidad: ambos materiales presentan una excelente ductilidad y conformabilidad en estado recocido; el trabajo en frío aumenta la resistencia, pero también incrementa la recuperación elástica y el endurecimiento por deformación.
• Acabado superficial: ambos tipos de materiales adoptan acabados superficiales comunes (pulido, pasivación); se recomienda la pasivación después de la fabricación o el acabado de la soldadura para restaurar un rendimiento óptimo frente a la corrosión.
• Conformado en frío y embutición profunda: factibles con ciclos de recocido adecuados y selección de herramientas; el 316 se utiliza ampliamente en talleres de fabricación para componentes conformados; el 317 se comporta de manera similar, pero puede requerir parámetros de proceso ligeramente diferentes para el mismo acabado superficial.

8. Aplicaciones típicas

316 — Usos típicos	317 — Usos típicos
Accesorios marinos, ejes de bombas, ejes de hélices, herrajes de cubierta	Equipos de procesos químicos expuestos a cloruros y ácidos reductores
Equipos para el procesamiento de alimentos y productos farmacéuticos (superficies higiénicas)	Tuberías, tanques e intercambiadores de calor para el transporte de productos químicos en medios agresivos
Intercambiadores de calor y condensadores	Tanques de decapado, sistemas de recuperación de ácido y servicios de salmuera concentrada
Aplicaciones arquitectónicas en entornos costeros (exposición moderada)	Entornos donde se requiere una mayor resistencia a la corrosión por picaduras (mayor desafío de cloruros/austeníticos)

Justificación de la selección: - Elija el acero 316 cuando la resistencia general a la corrosión, la conformabilidad y la rentabilidad sean prioridades y el entorno sea moderadamente corrosivo. - Elija el acero 317 cuando el riesgo de corrosión localizada (picaduras/grietas) sea elevado y el contenido adicional de molibdeno proporcione la vida útil necesaria.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero 317 suele ser más caro que el 316 debido a su mayor contenido de molibdeno y, a menudo, de níquel. El molibdeno es un elemento de aleación relativamente costoso, por lo que la diferencia de precio puede ser significativa según los precios de mercado del níquel y el molibdeno.
• Disponibilidad: El acero 316 es uno de los grados austeníticos más comunes y está ampliamente disponible en láminas, placas, barras, tuberías y accesorios. El acero 317 también está disponible, pero su disponibilidad puede ser menor en algunas regiones y formatos; los plazos de entrega y las cantidades mínimas de pedido pueden ser mayores para formatos especializados.

Asesoramiento en materia de adquisiciones: - Evaluar el costo del ciclo de vida: un costo inicial de material más alto para 317 puede justificarse si se reducen el tiempo de inactividad, las fugas relacionadas con la corrosión o los costos de reemplazo. - Para la fabricación mediante soldadura, asegúrese de la disponibilidad de metales de aporte compatibles y considere especificar variantes L (bajo contenido de carbono) si la corrosión de la soldadura es una preocupación.

10. Resumen y recomendación

Calificación	Soldabilidad	Resistencia-Tenacidad	Costo
316	Excelente (mejorado con 316L)	Buena ductilidad y tenacidad; resistencias típicas tras el recocido.	Menor costo; ampliamente disponible
317	Muy bueno (317L para trabajos de soldadura)	Propiedades mecánicas similares; posible resistencia ligeramente superior.	Mayor coste; mejor resistencia a la corrosión localizada

Recomendaciones: - Elige 316 si: - El servicio implica una exposición moderada a la corrosión (salpicaduras marinas, industria alimentaria/farmacéutica, servicio químico general) y el coste o la disponibilidad son una prioridad. - La fabricación requiere una amplia disponibilidad de materiales y una soldabilidad comprobada; considere el acero 316L para soldadura extensiva. - Elige 317 si: - El entorno incluye concentraciones más elevadas de cloruros, ácidos reductores o un alto riesgo de corrosión por picaduras/grietas, y se requiere un mayor contenido de molibdeno para prolongar la vida útil. - El análisis del coste del ciclo de vida favorece la inversión inicial en aleaciones para evitar fallos prematuros por corrosión.

Nota final: La selección del material siempre debe ajustarse al entorno químico específico, la temperatura, la carga mecánica y las limitaciones de fabricación. En caso de duda, consulte los datos de ensayos de corrosión (inmersión en laboratorio, ensayos de corrosión por picaduras cíclicas) para las condiciones de servicio previstas y contacte con especialistas en materiales para confirmar la selección del grado y los procedimientos de soldadura/fabricación.