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

Introducción

Los aceros inoxidables tipo 430 y tipo 201 son alternativas ampliamente utilizadas cuando los diseñadores deben equilibrar el costo del material, la resistencia a la corrosión, el rendimiento mecánico y la facilidad de fabricación. El dilema de la selección suele centrarse en si priorizar un menor costo del material y las propiedades magnéticas (comúnmente asociadas con los grados ferríticos) o una mayor ductilidad, tenacidad y conformabilidad de una aleación austenítica con bajo contenido de níquel.

El acero 430 es un acero inoxidable ferrítico con buena resistencia a la oxidación y bajo contenido de níquel; el acero 201 es un acero inoxidable austenítico con bajo contenido de níquel (alto contenido de manganeso), desarrollado como una alternativa rentable a los aceros austeníticos con mayor contenido de níquel. Los ingenieros suelen compararlos al especificar láminas, flejes o piezas conformadas para electrodomésticos, componentes arquitectónicos y elementos estructurales ligeros, donde tanto la resistencia a la corrosión como la rentabilidad de la producción son factores importantes.

1. Normas y designaciones

• Designaciones internacionales comunes:
• 430: UNS S43000; AISI/SAE 430; EN 1.4016; JIS SUS430; ES 12Cr17.
• 201: UNS S20100; AISI/SAE 201; EN 1.4372 (los equivalentes aproximados varían); JIS SUS201; GB 0Cr17Mn6Ni5N (la nomenclatura varía según el estándar).
• Clasificación:
• 430 — acero inoxidable ferrítico (magnético).
• 201 — acero inoxidable austenítico (generalmente no magnético en estado recocido; puede volverse ligeramente magnético después de un trabajo en frío intenso).
• Formas típicas de productos en las normas: chapa/bobina laminada en frío, bobina laminada en caliente, fleje, placa y piezas estiradas.

2. Composición química y estrategia de aleación

La tabla siguiente muestra los rangos típicos de composición nominal (en % peso) utilizados para la especificación y selección comparativa. Para conocer los límites precisos, se deben consultar los certificados o normas de los materiales.

Elemento	430 (peso típico %)	201 (peso típico)
do	≤ 0,12	≤ 0,15
Minnesota	≤ 1.0	5,5 – 7,5
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
PAG	≤ 0,04	≤ 0,06
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	16.0 – 18.0	16.0 – 18.0
Ni	≤ 0,75	3,5 – 5,5
Mes	- (rastro)	- (rastro)
V, Nb, Ti, B	- (rastro)	- (rastro)
norte	≈ 0,01 (traza)	0,10 – 0,25 (añadido en algunas especificaciones)

Estrategia y efectos de la aleación: - 430: La estructura ferrítica se estabiliza mediante cromo (Cr). El bajo contenido de níquel (Ni) reduce el costo; el contenido de manganeso (Mr) es mínimo. El Cr proporciona resistencia a la oxidación y la corrosión, y una matriz ferrítica magnética. La aleación limitada implica una templabilidad limitada y un fortalecimiento relativamente bajo por aleación en solución. - 201: Austenita estabilizada por un mayor contenido de Mn y Ni añadido (aunque en menor cantidad que la serie 300). El Mn sustituye parcialmente al Ni como estabilizador de la austenita; el nitrógeno (cuando se añade) aumenta la resistencia y contribuye a la resistencia a la corrosión por picaduras. La aleación proporciona una matriz austenítica con buena ductilidad y tenacidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• 430:
• Microestructura: predominantemente ferrítica (cúbica centrada en el cuerpo) en el procesamiento estándar. El tamaño de grano y los precipitados secundarios (carburos o fases χ en algunas condiciones) dependen del historial térmico.
• Tratamiento térmico: los aceros inoxidables ferríticos no se endurecen mediante temple. El recocido (entre 760 y 820 °C, seguido de un enfriamiento controlado) restaura la ductilidad y reduce las tensiones residuales. El crecimiento del grano y la fragilización pueden producirse con una exposición prolongada a temperaturas entre 600 y 900 °C.
• 201:
• Microestructura: austenítica (cúbica centrada en las caras), estable a temperatura ambiente debido al Mn y al Ni. El trabajo en frío induce endurecimiento por deformación y puede causar transformación parcial o respuesta magnética.
• Tratamiento térmico: la microestructura austenítica totalmente recocida se obtiene mediante un recocido de solubilización (entre 1020 y 1120 °C) y un enfriamiento rápido para disolver los carburos/nitruros y restablecer el endurecimiento por deformación. A diferencia de los aceros martensíticos o ferríticos, el acero austenítico 201 no se fortalece mediante temple y revenido; su resistencia se controla principalmente mediante el trabajo en frío o el endurecimiento por deformación.

Impacto del procesamiento: - El laminado en frío aumenta la resistencia mediante el endurecimiento por deformación en ambos grados; el efecto es más pronunciado en el austenítico 201, que se endurece fuertemente por deformación y puede alcanzar una alta resistencia después de la conformación. - Los ciclos térmicos de soldadura tienen diferentes efectos: el 430 es susceptible al crecimiento del grano y a la pérdida de tenacidad en la zona afectada por el calor (ZAC) si no se controla; el 201 conserva una matriz austenítica a través de ciclos de soldadura típicos, pero puede sufrir efectos de sensibilización o agotamiento si se alea incorrectamente o si se forman intermetálicos con metales de aporte inadecuados.

4. Propiedades mecánicas

La tabla muestra los rangos típicos de propiedades mecánicas para productos comerciales de chapa/tira recocida; los valores dependen en gran medida del espesor, el trabajo en frío y las especificaciones del proveedor.

Propiedad (recocida, típica)	430 (ferrítico)	201 (austenítico)
Resistencia a la tracción (MPa)	~400 – 600	~500 – 700
Límite elástico (MPa)	~150 – 300	~250 – 450
Elongación (%)	~20 – 30	~35 – 60
Resistencia al impacto (temperatura ambiente, cualitativa)	Moderado; se reduce a bajas temperaturas.	Alta; excelente ductilidad y tenacidad
Dureza (HB o equivalente)	Moderado; aumenta con el trabajo en frío.	De moderado a alto tras trabajo en frío; el trabajo aumenta la resistencia.

Interpretación: - El acero 201 generalmente presenta mayor ductilidad y mayor tenacidad retenida, especialmente a bajas temperaturas, debido a su matriz austenítica. - El acero 430 generalmente tiene menor ductilidad y una resistencia a la tracción/fluencia ligeramente menor en estado recocido, pero puede ser atractivo cuando se acepta una menor resistencia y respuesta magnética. - El trabajo en frío aumenta significativamente la resistencia en 201 debido al rápido endurecimiento por deformación; este comportamiento puede aprovecharse en operaciones de conformado para cumplir con los requisitos de resistencia de la aplicación.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del contenido de carbono, la aleación (Cr, Ni, Mn, Mo) y la susceptibilidad al endurecimiento o fragilización de la ZAT. Dos índices empíricos de uso común son:

• Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• Pcm (para predecir el agrietamiento en frío en las ZAT de soldadura): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: - 201: Debido a su composición austenítica y contenido moderado de carbono, el acero 201 se suelda aceptablemente con metales de aporte austeníticos estándar cuando los procedimientos consideran el contenido de Mn y N. Un alto contenido de Mn y la posible presencia de N requieren controlar la selección del metal de aporte y el aporte térmico para evitar el agrietamiento en caliente o la deformación excesiva. La microestructura austenítica tolera bien la tenacidad de la zona afectada por el calor (ZAC). - 430: Los aceros ferríticos como el 430 son más sensibles al crecimiento del grano en la zona afectada por el calor (ZAC) y a la fragilización potencial. La soldadura del 430 suele requerir materiales de aporte ferríticos compatibles o adecuados, así como un control preciso del aporte térmico y las temperaturas entre pasadas para evitar la pérdida de tenacidad. El precalentamiento y el recocido posterior a la soldadura generalmente no son efectivos para aumentar la templabilidad (dado que los aceros ferríticos no son martensíticos), pero un aporte térmico bajo y controlado, junto con el uso de un material de aporte apropiado, reduce los problemas en la ZAC. - En la práctica: el 201 generalmente proporciona un comportamiento de soldadura más sencillo para juntas a tope y a solape en secciones delgadas; el 430 requiere un control más estricto y una selección adecuada del material de relleno para la integridad estructural.

6. Corrosión y protección de superficies

• General:
• Ambas calidades dependen principalmente del contenido de cromo (~16–18%) para su resistencia a la corrosión. Ninguna contiene cantidades significativas de molibdeno, por lo que su resistencia a la corrosión por picaduras es limitada en comparación con los aceros inoxidables que contienen molibdeno (por ejemplo, 316).
• Uso de PREN:
• PREN es útil cuando el Mo y el N influyen en la resistencia a la corrosión por picaduras: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$
• Para las aleaciones 430 y 201, el contenido de Mo es prácticamente nulo; la aleación 201 puede contener N añadido, por lo que el PREN solo ofrece una comparación aproximada y será bajo en relación con las aleaciones que contienen Mo. Los valores de PREN para ambas aleaciones son moderados; no son adecuadas para entornos con cloruros agresivos.
• Comportamiento práctico ante la corrosión:
• El acero 201 (austenítico) normalmente presenta una mejor resistencia a la corrosión general en muchos entornos moderados y muestra una tenacidad superior en servicio a bajas temperaturas. Sin embargo, debido a que el 201 tiene menos níquel y más manganeso que la serie 300, su resistencia a la corrosión por picaduras y grietas por cloruros es inferior a la de los aceros 304/316 y, a menudo, comparable o ligeramente inferior a la del 430, dependiendo de la exposición.
• El acero 430 (ferrítico) ofrece buena resistencia a la oxidación atmosférica y a los ácidos orgánicos suaves, pero su resistencia a la corrosión por picaduras/grietas en ambientes clorados es limitada.
• Protección de la superficie:
• Cuando la resistencia a la corrosión natural sea insuficiente, aplique recubrimientos (el galvanizado es viable para aceros conformables, pero no es habitual para la estética del acero inoxidable), pintura o tratamientos de pasivación (decapado ácido y pasivación con ácido nítrico). Para el acero inoxidable, los acabados mecánicos y la pasivación restauran la película superficial de óxido de cromo.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Formabilidad:
• 201: Rendimiento superior en embutición profunda y conformado por estiramiento gracias a su alta ductilidad y endurecimiento por deformación. Adecuado para fregaderos, utensilios de cocina y formas complejas embutidas.
• 430: conformabilidad más limitada; su estructura ferrítica produce una elongación menos uniforme y una mayor recuperación elástica. Para conformar correctamente el acero 430, a menudo se requieren radios de curvatura mayores y un control preciso de la lubricación.
• Maquinabilidad:
• El acero austenítico 201 se endurece rápidamente por deformación; esto aumenta el desgaste de las herramientas y requiere herramientas afiladas, configuraciones rígidas y, posiblemente, rompevirutas o herramientas especializadas. Sin embargo, en estado recocido, con avances y velocidades correctos, el mecanizado es factible.
• El acero ferrítico 430 es generalmente más fácil de mecanizar que el acero inoxidable austenítico porque no se endurece tanto por deformación, pero el material de las herramientas y los parámetros de corte aún requieren prácticas específicas para el acero inoxidable para evitar la acumulación de material en el filo y daños en la superficie.
• Acabado superficial y pulido:
• El acero 201 se puede pulir hasta obtener excelentes acabados de espejo; sin embargo, las inclusiones de sulfuro de manganeso y el endurecimiento por deformación pueden afectar el acabado de la superficie si no se procesa correctamente.
• El producto 430 admite un buen pulido superficial y se utiliza a menudo para molduras decorativas y paneles de electrodomésticos donde se desea un acabado cepillado.

8. Aplicaciones típicas

430 — Usos típicos	201 — Usos típicos
Paneles y molduras de electrodomésticos (frentes de hornos, campanas extractoras), paneles arquitectónicos decorativos, molduras de automóviles, elementos decorativos resistentes al calor, algunos utensilios de cocina donde el magnetismo es aceptable	Utensilios de cocina, fregaderos, ollas y sartenes (aplicaciones austeníticas de bajo costo), sujetadores, componentes conformados en frío, interiores arquitectónicos, tubos y tuberías para servicio con corrosión baja a moderada.
Piezas de hornos, revestimientos de hornos y componentes expuestos a oxidación a alta temperatura	Componentes estirados y conformados que requieren buena ductilidad y tenacidad; alternativa de bajo costo al acero 304 en entornos restringidos.

Justificación de la selección: - Elija el acero 430 cuando las propiedades magnéticas, la resistencia moderada a la corrosión en ambientes atmosféricos/suaves y el menor costo del material sean factores primordiales. - Elija 201 cuando se requiera mayor ductilidad, tenacidad superior (especialmente para embutición profunda o servicio a baja temperatura) y comportamiento no magnético, logrando al mismo tiempo un costo menor que el de los austeníticos de la serie 300.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo:
• El acero inoxidable 430 suele estar entre los grados de acero inoxidable de menor costo porque contiene una cantidad insignificante de níquel; el costo del cromo todavía se aplica, pero la complejidad de la aleación es baja.
• El 201 contiene níquel detectable y mayor cantidad de manganeso; si bien se desarrolló para reducir la dependencia del Ni, su costo de producción puede ser mayor que el del 430 pero menor que el de los grados de la serie 300 en muchos mercados.
• Disponibilidad:
• Ambos grados se encuentran ampliamente disponibles en láminas, bobinas y flejes. La disponibilidad regional depende de la demanda del mercado: el grado 430 es común en las cadenas de suministro de electrodomésticos y construcción; el grado 201 es común donde se especifican láminas austeníticas con bajo contenido de níquel.
• Consideraciones sobre el formato del producto:
• Para componentes estirados y conformados en profundidad, se suele tener en stock chapa 201 recocida. Para paneles y molduras magnéticas decorativas, el acero 430 está ampliamente disponible con acabados cepillados y espejo.

10. Resumen y recomendación

Criterio	430 (ferrítico)	201 (austenítico, bajo en Ni)
Soldabilidad	Moderado — requiere atención a la zona afectada por el calor y la selección del relleno	Buen comportamiento austenítico; vigilar la relación Mn/N y los riesgos de fisuración en caliente.
Fuerza – Resistencia	Resistencia moderada; menor tenacidad y ductilidad (especialmente a bajas temperaturas).	Mayor ductilidad y tenacidad; se endurece por deformación hasta alcanzar mayores resistencias.
Costo	Más bajo (generalmente la opción más económica)	Moderado (superior al 430 pero inferior al de muchos de la serie 300)

Recomendación: - Elija 430 si necesita un acero inoxidable magnético de bajo costo con una resistencia a la corrosión adecuada en ambientes atmosféricos suaves o moderadamente oxidantes, y cuando la complejidad de la forma sea limitada (por ejemplo, paneles de electrodomésticos, molduras decorativas, piezas cosméticas resistentes al calor). - Elija 201 si su pieza requiere embutición profunda, alta tenacidad, excelente conformabilidad y comportamiento no magnético, y desea una alternativa austenítica de menor costo a los aceros inoxidables de la serie 300 para servicio en entornos corrosivos no agresivos.

Notas prácticas finales: - Confirme siempre las propiedades químicas y mecánicas exactas en los certificados de fábrica para los procedimientos de adquisición y soldadura. - Para entornos con cloruros o agresivos, considere grados de aleación más altos (aceros inoxidables con Mo) en lugar de recurrir al 430 o al 201. - Para la fabricación y soldadura, desarrollar procedimientos de taller que aborden el control del aporte térmico, la selección del material de aporte y cualquier tratamiento posterior a la soldadura necesario para preservar la resistencia a la corrosión y la tenacidad.