317L frente a 904L: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros inoxidables austeníticos 317L y 904L se especifican ampliamente para equipos resistentes a la corrosión, pero presentan diferencias en la relación rendimiento-costo. Al elegir entre ellos, los ingenieros y los equipos de compras suelen considerar la resistencia a la corrosión (especialmente frente a cloruros y ácidos reductores), la soldabilidad y la conformabilidad, los requisitos mecánicos y el costo del ciclo de vida. La principal diferencia metalúrgica radica en su aleación: el 317L es un austenítico con molibdeno diseñado para mejorar la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en comparación con las familias 304/316, mientras que el 904L es un austenítico de mayor aleación que combina altos niveles de níquel, molibdeno y cobre para ofrecer una resistencia superior en ambientes agresivos reductores y con presencia de cloruros.

Dado que ambos materiales se utilizan en aplicaciones críticas ante la corrosión, se comparan frecuentemente durante la selección de materiales para procesos químicos, plataformas marinas y entornos con alto contenido de cloruros. El resto de este artículo compara estándares, composición química, microestructura y respuesta al tratamiento térmico, comportamiento mecánico, soldabilidad, índices de corrosión, características de fabricación, ámbitos de aplicación, coste y disponibilidad, y concluye con recomendaciones.

1. Normas y designaciones

• Normas comunes y familias de especificaciones que abarcan estos grados:
• ASTM / ASME: las normas de productos típicas incluyen ASTM A240 / ASME SA-240 para placas y láminas, ASTM A276 para barras y perfiles de acero inoxidable, ASTM A312 para tubos.
• EN / ISO: cubierto por la serie EN 10088 (aceros inoxidables) y normas de productos relacionadas.
• Las normas JIS (Normas Industriales Japonesas) y GB (Normas Nacionales Chinas) proporcionan especificaciones de producto equivalentes para los aceros inoxidables austeníticos; consulte las tablas de conversión para obtener las equivalencias exactas.
• Designaciones UNS: 317L se conoce comúnmente como UNS S31703; 904L se conoce comúnmente como UNS N08904.
• Clasificación:
• 317L: acero inoxidable (aleación austenítica, variante "L" de bajo carbono para mejorar la soldabilidad y la resistencia a la corrosión intergranular).
• 904L: acero inoxidable (austenítico, de alta aleación y bajo contenido de carbono, variante diseñada para una mayor resistencia a la corrosión en medios reductores y que contienen cloruros).

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: composición química típica (en % peso) — rangos de recocido representativos; el Fe es el resto.

Elemento	317L (típico)	904L (típico)
do	≤ 0,03	≤ 0,02
Minnesota	≤ 2.0	≤ 2.0
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
PAG	≤ 0,045	≤ 0,045
S	≤ 0,03–0,035	≤ 0,035
Cr	18.0–20.0	19.0–23.0
Ni	11.0–15.0	23.0–28.0
Mes	~3.0–4.0	~4.0–5.0
V	rastro	rastro
Nótese bien	rastro	rastro
Ti	rastro	rastro
B	rastro	rastro
norte	trazar a ≤ 0.11	trazar a ≤ 0.10
Nota: Los valores son rangos representativos comúnmente citados para material recocido de grado estándar. Los límites de especificación reales dependen del estándar de producto y del proveedor.

Discusión sobre la estrategia de aleación: El cromo proporciona la pasividad primaria y la resistencia general a la corrosión en ambos grados. Un mayor contenido de cromo tiende a mejorar la resistencia a la oxidación y la resistencia básica a la corrosión. - El níquel estabiliza la microestructura austenítica, mejora la tenacidad y la ductilidad, e incrementa la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) por cloruros cuando está presente en mayores cantidades; el elevado contenido de Ni del 904L mejora la ductilidad y la resistencia al SCC en muchos entornos. - El molibdeno es un elemento clave para la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en medios que contienen cloruros; ambas aleaciones contienen Mo, pero la 904L suele contener un poco más de Mo que la 317L y lo complementa con un mayor contenido de Ni y cobre añadido. - El cobre en el acero 904L mejora la resistencia a ácidos reductores como el ácido sulfúrico y ayuda al rendimiento en ciertos entornos reductores que contienen cloruros. - Las variantes de bajo carbono (“L”) reducen el riesgo de ataque intergranular después de la soldadura y permiten una soldadura extensa sin estabilización posterior a la soldadura en muchas situaciones de servicio.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura típica: Tanto el 317L como el 904L son completamente austeníticos en estado recocido (estructura cristalina cúbica centrada en las caras). No presentan transformación martensítica endurecible por temple; su resistencia se controla principalmente mediante el fortalecimiento por solución sólida y el trabajo en frío.
• Respuesta al procesamiento térmico:
• Recocido: El recocido completo a temperaturas típicas (alrededor de 1000–1150 °C para aleaciones inoxidables austeníticas) restaura la ductilidad y solubiliza los carburos y los compuestos intermetálicos.
• Estabilización: Debido a que ambos son grados de bajo contenido de carbono, la estabilización con Ti o Nb generalmente no es necesaria para evitar la sensibilización, aunque algunos productos pueden incluir estabilizadores.
• Endurecimiento por deformación: Ambas aleaciones se endurecen por deformación en frío; el mayor contenido de Ni y aleación de la 904L puede conducir a un comportamiento de endurecimiento por deformación más fuerte que el de la 317L, lo que afecta la formabilidad y la fuerza requerida.
• Los tratamientos térmicos destinados al endurecimiento por precipitación no son aplicables; la exposición prolongada a temperaturas entre 400 y 900 °C puede favorecer la precipitación de carburos o compuestos intermetálicos (lo que puede afectar la resistencia a la corrosión). Los procesos de normalizado/templado utilizados para aceros ferríticos/de baja aleación no son relevantes para los aceros totalmente austeníticos.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: propiedades mecánicas típicas (estado recocido, rangos indicativos)

Propiedad	317L (recocido típico)	904L (recocido típico)
Resistencia a la tracción (UTS)	~500–700 MPa	~520–700 MPa
Límite elástico (0,2 % de compensación)	~170–300 MPa	~210–350 MPa
Alargamiento (A, % en 50 mm)	40–60%	30–50%
Resistencia al impacto (Charpy V, temperatura ambiente)	Alto, extremadamente resistente, sin transición	Alto, extremadamente resistente, sin transición
Dureza (HB o HRB, recocida)	Normalmente de baja a moderada intensidad (suave)	Normalmente de baja a moderada intensidad (suave)

Interpretación: Ambas aleaciones presentan buena ductilidad y tenacidad en estado recocido. La aleación 904L suele mostrar una resistencia a la fluencia ligeramente superior debido a un mayor fortalecimiento por solución sólida gracias al Ni y al Mo; sin embargo, las diferencias en la resistencia a la tracción suelen ser pequeñas en estado recocido. - El acero 317L puede presentar una elongación ligeramente mayor en determinadas condiciones del proveedor, lo que puede facilitar las operaciones de conformado. - La tenacidad al impacto de ambos materiales es generalmente excelente a temperatura ambiente; ninguno muestra una transición dúctil-frágil típica de los aceros ferríticos.

5. Soldabilidad

• General: Tanto el 317L como el 904L se consideran aceros inoxidables austeníticos soldables. Su bajo contenido de carbono reduce la susceptibilidad a la precipitación de carburos intergranulares durante la soldadura y disminuye la necesidad de tratamiento térmico posterior a la soldadura.
• Factores a considerar:
• Los aceros inoxidables austeníticos son propensos a la fisuración en caliente (fisuración por solidificación) en las soldaduras; la selección adecuada del material de aporte y los parámetros de soldadura son importantes.
• El alto contenido de aleación (Ni, Mo, Cu) afecta el comportamiento de solidificación y puede requerir metales de relleno compatibles o con mayor contenido de aleación.
• Índices útiles de soldabilidad (no se requiere ningún cálculo numérico aquí):
• El equivalente de carbono para austeníticos (forma IIW) puede utilizarse cualitativamente: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Un valor más alto de $CE_{IIW}$ indica una mayor propensión a problemas de soldabilidad en algunos contextos.
• Índice de picaduras/grietas/índice más conservador de soldabilidad relevante para el carbono-manganeso y otros elementos de refuerzo: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ $P_{cm}$ se utiliza a veces como un predictor cualitativo del riesgo de agrietamiento de la soldadura.
• Interpretación práctica:
• 317L: generalmente es fácil de soldar con materiales de aporte comunes de acero inoxidable austenítico (p. ej., consumibles tipo 316L). Normalmente no se requiere precalentamiento. El recocido posterior a la soldadura rara vez es necesario.
• 904L: soldable, pero requiere atención a la selección del material de aporte (a menudo alambre de soldadura compatible con 904L o materiales de aporte a base de níquel especialmente seleccionados) para evitar diferencias en el comportamiento galvánico o ante la corrosión. Un mayor contenido de aleación puede aumentar la susceptibilidad al agrietamiento en caliente si los procedimientos de soldadura no se optimizan. Los fabricantes deben consultar las directrices de soldadura del proveedor.
• Para ambos grados, el control del aporte de calor, la temperatura entre pasadas y una limpieza posterior a la soldadura adecuada son importantes para preservar el rendimiento frente a la corrosión.

6. Corrosión y protección de superficies

• Aceros no inoxidables: no aplicable en este caso; ambas aleaciones son inoxidables.
• El Número Equivalente de Resistencia a la Picadura (PREN, por sus siglas en inglés) es una forma común de indicar la resistencia relativa al ataque localizado en ambientes que contienen cloruros: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Utilizando esta fórmula cualitativamente, una aleación con mayor contenido de Mo y N mostrará un PREN más alto y, por lo tanto, una mayor resistencia a la corrosión por picaduras.
• Comparación cualitativa:
• 317L: El contenido de Mo mejora sustancialmente la resistencia a la corrosión por picaduras en comparación con las familias 304/316; se utiliza ampliamente donde se necesita una mayor resistencia a los cloruros y al ataque localizado.
• 904L: generalmente logra una mayor resistencia a la corrosión localizada general que 317L porque combina un mayor contenido de Mo con un contenido significativamente mayor de Ni y Cu añadido; el efecto neto aumenta el PREN y mejora la resistencia tanto a medios oxidantes como reductores que contienen cloruro y a algunas concentraciones de ácido sulfúrico.
• Cuando los índices no son suficientes: las condiciones de servicio reales (temperatura, concentración de cloruros, flujo, grietas, química oxidante o reductora) deben evaluarse experimentalmente o mediante bases de datos de corrosión y pruebas; PREN es solo un indicador y no garantiza el rendimiento en todos los entornos.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Formación:
• 317L: buena conformabilidad en estado recocido; la ductilidad austenítica típica permite procesos de conformado de moderados a severos.
• 904L: también es conformable, pero su mayor contenido de aleación y mayor endurecimiento por deformación hacen que el embutido profundo o el conformado de radios ajustados sean más exigentes; pueden requerirse velocidades de conformado más lentas o recocidos intermedios.
• Maquinabilidad:
• Ambos aceros son más difíciles de mecanizar que los aceros ferríticos o de baja aleación debido a su tenacidad y endurecimiento por deformación. El 904L suele ser más difícil de mecanizar que el 317L debido a su mayor contenido de níquel y molibdeno y a su mayor tenacidad; cabe esperar una menor vida útil de la herramienta y la necesidad de utillaje robusto, mayor potencia y parámetros de corte controlados.
• Acabado superficial:
• Tanto el pulido como el acabado electroquímico son sencillos, pero el acero 904L puede requerir procedimientos de pulido ajustados para eliminar las capas endurecidas por deformación y lograr la metalurgia superficial deseada.
• Recomendaciones:
• Para el acero 904L, utilice herramientas afiladas, configuraciones rígidas, herramientas de alta resistencia y velocidades de corte más bajas. Para el acero 317L, generalmente bastan los procedimientos de mecanizado estándar para acero inoxidable austenítico.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos típicos por grado

317L – Aplicaciones típicas	904L – Aplicaciones típicas
Tuberías y recipientes para productos químicos y petroquímicos en entornos clorurados moderadamente agresivos	Intercambiadores de calor, tuberías y recipientes en ambientes con alta concentración de cloruros y ácidos reductores.
Equipos para procesos alimentarios y farmacéuticos (donde el Mo mejora la resistencia a la corrosión)	Equipos para el manejo de ácido sulfúrico, tanques de decapado y servicio de reducción de ácido
Sistemas de agua de mar donde se requiere resistencia a la corrosión por picaduras pero no existen entornos extremos.	Válvulas, accesorios y componentes marinos expuestos a regímenes de flujo de agua de mar altamente corrosivos.
Intercambiadores de calor, condensadores y evaporadores en plantas químicas	Servicio de decapado y blanqueo de alta gama, y ​​aplicaciones marinas especializadas
Justificación de la selección:
- Elija 317L cuando necesite una resistencia a la corrosión por picaduras superior a la de 304/316 a un precio moderadamente superior, con una soldabilidad y conformabilidad generalmente buenas.
- Elija 904L cuando el servicio incluya ácidos reductores fuertes, alto contenido de cloruro con temperaturas elevadas, o cuando una vida útil más larga y un mantenimiento reducido justifiquen un mayor costo del material.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El acero 904L es considerablemente más caro que el 317L debido a su mayor contenido de níquel, molibdeno y cobre. Cabe esperar un sobreprecio significativo por la materia prima, así como mayores costes de mecanizado y fabricación.
• Disponibilidad: El acero 317L se encuentra ampliamente disponible a nivel mundial en placas, láminas, barras, tubos y forjados. El acero 904L está disponible en diversas presentaciones, pero su disponibilidad es menor y suele requerir plazos de entrega más largos o la fabricación bajo pedido especial; además, su disponibilidad en diámetros grandes o formas personalizadas puede ser más limitada que la del 317L.
• Implicaciones para las adquisiciones: la especificación de 904L debe considerar los beneficios del costo del ciclo de vida frente a las primas iniciales de materiales y procesamiento; las estrategias de compra planificada y la calificación de proveedores son importantes.

10. Resumen y recomendación

Tabla: comparación resumida rápida (cualitativa)

Atributo	317L	904L
Soldabilidad	Muy bien; prácticas austeníticas estándar	Buen control; requiere rellenos adecuados y procedimientos optimizados.
Resistencia-Tenacidad	Buena ductilidad y tenacidad; límite elástico ligeramente inferior.	Resistencia ligeramente superior y gran tenacidad; mayor endurecimiento por deformación.
Resistencia a la corrosión (picaduras/grietas/ácidos reductores)	Alto (mejorado respecto a 304/316)	Mayor — superior en entornos ácidos y con cloruros reductores
Costo de fabricación	Moderado	Alto
Disponibilidad	Ampliamente disponible	Menos común; plazos de entrega más largos

Recomendaciones finales: - Elija 317L si necesita un acero inoxidable austenítico rentable y ampliamente disponible con mayor resistencia a la corrosión por picaduras que los grados comunes de la serie 300, soldadura y conformado sencillos, y servicio en entornos de cloruro moderadamente agresivos. Elija el acero inoxidable 904L si la aplicación está expuesta a cloruros agresivos, ácidos reductores (por ejemplo, ciertas concentraciones de ácido sulfúrico) o condiciones de servicio donde la máxima resistencia a la corrosión (y la consiguiente fiabilidad a largo plazo) justifican el mayor coste del material y la fabricación. El acero inoxidable 904L es la opción preferida cuando el acceso para mantenimiento es difícil y una vida útil prolongada en entornos químicos agresivos es fundamental.

Nota final: Los índices PREN y de aleación son herramientas de selección útiles, pero la selección final del material debe basarse en pruebas de corrosión específicas del servicio, análisis de costos del ciclo de vida, calificación del procedimiento de soldadura y consulta con proveedores de materiales y especialistas en corrosión.