430 vs 446 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros inoxidables ferríticos tipo 430 y tipo 446 se suelen considerar cuando un diseño debe equilibrar la resistencia a la corrosión, la estabilidad térmica, la conformabilidad y el coste. Los equipos de compras e ingeniería a menudo se enfrentan a un dilema: elegir el acero más económico y conformable, con una resistencia a la corrosión adecuada para entornos moderados, o pagar un precio superior por un mayor contenido de cromo, una mejor resistencia a la corrosión a altas temperaturas y una mayor vida útil en entornos agresivos.

La principal diferencia entre estos grados radica en su estrategia de aleación dentro de la familia ferrítica: uno es un acero inoxidable ferrítico estándar y económico con un 16-18 % de cromo (Tipo 430), mientras que el otro es un acero inoxidable ferrítico con alto contenido de cromo (Tipo 446) optimizado para la oxidación a altas temperaturas y una mayor resistencia a ambientes con alto contenido de cloruros o temperaturas elevadas. Esta diferencia determina su selección en láminas, placas, tubos y componentes fabricados.

1. Normas y designaciones

• UNS: UNS S43000 (Tipo 430); UNS S44600 (Tipo 446)
• ASTM/ASME: Generalmente especificado bajo ASTM A240 / ASME SA-240 para aceros inoxidables de productos planos.
• JIS: SUS430; SUS446 (designaciones JIS/SUS comunes utilizadas en Asia)
• EN/ISO: Ambos grados aparecen en la serie EN/ISO 10088 y sus equivalentes nacionales (las designaciones numéricas EN específicas varían según el país y la forma del producto).
• GB: Lista de equivalencias de normas nacionales chinas (las normas de producto varían según la forma y la aplicación).

Clasificación: Tanto el tipo 430 como el tipo 446 son aceros inoxidables ferríticos (magnéticos, con matriz cúbica centrada en el cuerpo). No son aceros austeníticos, para herramientas ni HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento (% en peso)	Tipo 430 (rango típico)	Tipo 446 (rango típico)
do	≤ 0,12	≤ 0,20–0,25
Minnesota	≤ 1.0	≤ 1.0
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
PAG	≤ 0,04	≤ 0,04
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	16.0–18.0	23.0–27.0
Ni	≤ 0,75	≤ 0.6
Mes	típicamente 0	0–1.0 (algunos grados incluyen Mo pequeño)
V, Nb, Ti	Generalmente trazas o ninguna	Generalmente trazas o ninguna
norte	muy bajo	muy bajo

Notas: Los rangos anteriores representan composiciones típicas para grados comerciales ASTM/UNS en estado recocido. Los límites exactos dependen de la especificación y del proveedor. - El tipo 430 es una aleación ferrítica de bajo costo con un contenido moderado de cromo para una resistencia general a la corrosión y una buena conformabilidad. - El tipo 446 aumenta sustancialmente el cromo (y a veces añade pequeñas cantidades de molibdeno) para mejorar la resistencia a la oxidación, la resistencia a las picaduras y grietas a temperaturas elevadas y la resistencia a la formación de incrustaciones en atmósferas carburantes u oxidantes.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - El cromo es el elemento principal para la pasividad (comportamiento inoxidable); aumentar el Cr al rango de 23–27% produce una mejor oxidación a alta temperatura y una mayor resistencia a la corrosión localizada agresiva. - El carbono aumenta la resistencia, pero puede promover la precipitación de carburos en los límites de grano; en los materiales ferríticos, esto puede influir en la fluencia y la ductilidad a altas temperaturas. - El molibdeno, cuando está presente, mejora la resistencia a la corrosión por picaduras y la resistencia a la corrosión a altas temperaturas. - El bajo contenido de Ni y N significa que son ferríticos: templabilidad limitada mediante tratamiento térmico, magnéticos y, en general, no se endurecen por envejecimiento ni por precipitación.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura: - Ambos grados presentan una microestructura ferrítica (cúbica centrada en el cuerpo, BCC) en estado recocido. - Tipo 430: matriz ferrítica con relativamente pocos precipitados; la precipitación de carburos puede ocurrir en los límites de grano si se expone a ciclos de sensibilización con suficiente carbono. - Tipo 446: matriz ferrítica con mayor contenido de Cr; puede contener carburos de cromo o precipitados ricos en cromo a temperaturas elevadas, pero el mayor contenido de Cr favorece una película pasiva más protectora y una mejor resistencia a la formación de incrustaciones.

Respuesta al tratamiento térmico: Los aceros inoxidables ferríticos no se endurecen mediante temple y revenido como los aceros martensíticos. Su dureza y resistencia dependen principalmente del trabajo en frío, el tamaño del grano y la composición de la aleación. - Recocido: Ambos se someten a un recocido de solución para restaurar la ductilidad; el recocido típico para los ferríticos es de alrededor de 800–950 °C seguido de un enfriamiento controlado para evitar la fragilización. - Estabilización: Para las versiones con mayor contenido de carbono, se pueden especificar tratamientos de estabilización (por ejemplo, adiciones de Ti o Nb en otras aleaciones) para fijar el carbono y reducir la precipitación de carburo de cromo; los tipos 430 y 446 generalmente dependen de un bajo contenido de carbono o de un procesamiento controlado. - El procesamiento termomecánico (laminación, enfriamiento controlado) puede refinar el tamaño del grano y mejorar la resistencia y la tenacidad; el tipo 446 se beneficia del control del proceso cuando se utiliza para componentes de alta temperatura para controlar los precipitados y la resistencia a la fluencia.

4. Propiedades mecánicas

Propiedades (recocido, rangos típicos)	Tipo 430	Tipo 446
Resistencia a la tracción (MPa)	400–600	450–700
Límite elástico (0,2% de deformación, MPa)	200–350	250–450
Elongación (%)	20–30	10–25
Resistencia al impacto (Charpy, J)	Moderado; mejora con menor contenido de carbono y grano fino.	Suele ser menor a temperatura ambiente que a 430 °C debido a su mayor contenido de cromo y menor ductilidad; conserva mejor su tenacidad a altas temperaturas.
Dureza (HB)	120–180	140–220

Interpretación: - El tipo 446 es generalmente más resistente y tiene mayor resistencia a altas temperaturas y resistencia a la fluencia/oxidación que el tipo 430 debido a su mayor contenido de cromo y, en algunas variantes, un contenido ligeramente mayor de carbono y molibdeno opcional. - El tipo 430 es generalmente más dúctil y más fácil de conformar; la tenacidad al impacto a baja temperatura puede ser mejor en el 430 dependiendo del procesamiento. Los valores exactos dependen de la forma del producto (lámina, placa, tubo), el calibre y el historial de procesamiento. Ambos grados obtienen la mayor parte de su resistencia del endurecimiento por deformación y del control de la microestructura, más que del fortalecimiento por tratamiento térmico.

5. Soldabilidad

Las consideraciones sobre la soldabilidad de los aceros inoxidables ferríticos giran en torno al contenido de carbono, la aleación que influye en la templabilidad y la susceptibilidad al crecimiento del grano y la fragilización.

Índices relevantes: - La ecuación del equivalente de carbono (IIW) es útil para evaluar las tendencias de agrietamiento en frío/templado en ferritas soldadas: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - El parámetro $P_{cm}$ proporciona una medida de la soldabilidad y la tendencia al endurecimiento o agrietamiento: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: - Tipo 430: presenta buena soldabilidad en general con procesos de fusión comunes cuando se controlan las temperaturas de precalentamiento y entre pasadas; su bajo contenido de carbono y cromo moderado proporciona valores de CE y Pcm manejables. El crecimiento del grano puede reducir la tenacidad en las zonas afectadas térmicamente (ZAT) de la soldadura. - Acero tipo 446: La soldabilidad es más compleja que la del acero 430 debido a su mayor contenido de cromo y, a menudo, de carbono; la fragilización de la zona afectada por el calor (ZAC) y la menor tenacidad son factores a considerar. En aplicaciones críticas, puede ser necesario el precalentamiento, el control del aporte térmico y el recocido o alivio de tensiones posterior a la soldadura. La selección del metal de aporte (austenítico o ferrítico) influye en el rendimiento de la unión; se debe tener en cuenta la compatibilidad y la dilución. En ambos casos, evite el aporte excesivo de calor y el enfriamiento rápido, ya que pueden generar microestructuras duras y quebradizas en la ZAT. Utilice procedimientos de soldadura cualificados para aplicaciones estructurales o de presión.

6. Corrosión y protección de superficies

Ambos grados son inoxidables (forman una película pasiva de óxido de cromo), pero su comportamiento ante la corrosión difiere:

• Corrosión general: El tipo 430 ofrece buena resistencia en ambientes atmosféricos y ligeramente corrosivos (interiores, con humedad moderada y en condiciones no marinas). Se utiliza comúnmente donde el riesgo de corrosión por picaduras y grietas es bajo.
• Corrosión localizada y oxidación a alta temperatura: El acero tipo 446, con un contenido de cromo significativamente mayor, presenta una resistencia superior a la formación de incrustaciones, la oxidación y algunas formas de corrosión localizada a temperaturas elevadas y en atmósferas agresivas que contienen cloruros. La presencia de molibdeno en las variantes del acero 446 mejora aún más la resistencia a la corrosión por picaduras.

Número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras (cuando corresponda): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ El índice PREN es especialmente útil para evaluar la resistencia a la corrosión por picaduras en aleaciones con alto contenido de Mo y N. En el caso de la aleación estándar 430, con bajo contenido de Mo y N, el índice PREN es bajo y no resulta un indicador útil; en algunas variantes de la aleación 446 con mayor contenido de Mo, el índice PREN será mayor, lo que refleja una mejor resistencia a la corrosión por picaduras.

Protección de la superficie para comparaciones no inoxidables: Ambos materiales son inoxidables; la protección superficial especial (galvanizado) es innecesaria y poco común. El acabado superficial (pasivación, decapado, pulido mecánico) mejora la resistencia a la corrosión y la apariencia. En zonas con riesgo de corrosión por cloruros, se recomienda considerar un mayor contenido de aleación o recubrimientos.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: Los aceros inoxidables ferríticos suelen ser más fáciles de mecanizar que los austeníticos. El tipo 430 se mecaniza razonablemente bien con herramientas convencionales; puede producirse endurecimiento por deformación si los avances son bajos. El tipo 446, al ser más duro y tener mayor contenido de cromo, es más exigente con las herramientas de corte y puede requerir herramientas más robustas y velocidades más lentas.
• Conformabilidad: El tipo 430 presenta mejores características de conformado en frío (embutición profunda, doblado) debido a su mayor ductilidad. El tipo 446 es menos dúctil y más difícil de conformar sin agrietarse, especialmente en secciones más gruesas.
• Acabado: Ambos aceptan bien el pulido y los acabados superficiales; el 446 puede mostrar una resistencia ligeramente mayor a la decoloración durante los procesos de calor.

8. Aplicaciones típicas

Tipo 430 — Usos típicos	Tipo 446 — Usos típicos
Electrodomésticos (molduras de horno, paneles de control)	Piezas para hornos de alta temperatura, revestimientos de quemadores
Molduras decorativas, paneles interiores arquitectónicos	Intercambiadores de calor en entornos corrosivos de alta temperatura
Molduras y componentes de molduras para automóviles (no estructurales)	Equipos de procesos industriales expuestos a atmósferas oxidantes
Arandelas, tornillos y molduras donde se requiera una resistencia moderada a la corrosión.	Sistemas de gases de combustión, revestimientos de calderas, revestimientos de chimeneas
Equipos para servicios de alimentación (en ambientes templados)	Componentes de chimenea y escape de alta temperatura

Justificación de la selección: - Elija el tipo 430 cuando el costo, la disponibilidad y la conformabilidad sean prioridades en entornos de corrosión leve a moderada. - Elija el tipo 446 cuando la resistencia a la oxidación a altas temperaturas, la resistencia a la formación de incrustaciones o una vida útil prolongada en condiciones más agresivas sean esenciales a pesar del mayor costo del material y los posibles desafíos de fabricación.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero inoxidable tipo 430 suele ser uno de los más económicos debido a su bajo contenido de cromo y su alta disponibilidad. El tipo 446 tiene un precio superior debido a su contenido mucho mayor de cromo y, cuando está presente, a la aleación adicional con molibdeno (Mo).
• Disponibilidad: El tipo 430 se encuentra ampliamente disponible en láminas, placas, flejes y formas fabricadas comunes. El tipo 446 se encuentra menos disponible y suele obtenerse a través de proveedores especializados en formatos específicos (láminas, placas, tubos), pudiendo tener plazos de entrega más largos para grandes volúmenes o geometrías inusuales.
• Consejo de compras: Evalúe el costo del ciclo de vida; un costo inicial más alto del 446 puede justificarse cuando el tiempo de inactividad, el reemplazo o la exposición a la garantía en entornos de alta temperatura/oxidantes serían costosos.

10. Resumen y recomendación

Métrica de rendimiento	Tipo 430	Tipo 446
Soldabilidad	Bueno (con controles estándar)	Más complejo; requiere procedimientos controlados
Resistencia-Tenacidad	Resistencia moderada, buena ductilidad	Mayor resistencia a altas temperaturas, menor ductilidad a temperatura ambiente
Corrosión (alta temperatura/picaduras)	Adecuado para ambientes templados	Superior para entornos agresivos y de alta temperatura
Costo	Más bajo	Más alto

Recomendación: - Elija el tipo 430 si necesita un acero inoxidable ferrítico económico y fácil de moldear para trabajos arquitectónicos de interiores, molduras de electrodomésticos o entornos moderadamente corrosivos donde la oxidación a alta temperatura y la corrosión agresiva por picaduras no sean preocupaciones principales. - Elija el Tipo 446 si la aplicación implica temperaturas elevadas, atmósferas oxidantes, componentes de hornos, gases de combustión o entornos de escape, o situaciones en las que una resistencia superior a la incrustación y a la corrosión a altas temperaturas a largo plazo justifiquen mayores costos de materiales y fabricación.

Nota final: Ambos grados son aceros inoxidables ferríticos y se especifican mejor con información detallada sobre la forma del producto, la temperatura de servicio prevista, los requisitos de soldadura y el acabado superficial. Para servicios críticos o a altas temperaturas, consulte la información del material proporcionada por los proveedores y realice evaluaciones mecánicas y de corrosión específicas para la aplicación.