441 vs 444 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción a menudo se enfrentan a la decisión entre los aceros inoxidables ferríticos 441 y 444 al especificar materiales para componentes resistentes a la corrosión, sobre todo cuando el coste, la conformabilidad y la resistencia a la oxidación a altas temperaturas son factores importantes. Las compensaciones típicas en la selección incluyen la resistencia a la corrosión frente al precio, la soldabilidad frente al contenido de aleación y la resistencia/tenacidad frente a la conformabilidad.

La principal diferencia técnica radica en que ambos son aceros inoxidables ferríticos optimizados para la resistencia a la corrosión y la conformabilidad, pero el 444 está aleado para lograr una mayor resistencia a la corrosión general y a la corrosión por picaduras (principalmente mediante molibdeno y elementos estabilizadores), mientras que el 441 prioriza un equilibrio entre alto contenido de cromo y estabilización con titanio para un mejor rendimiento a altas temperaturas y una buena conformabilidad. Esta diferencia justifica su frecuente comparación en aplicaciones de automoción, química e intercambio de calor.

1. Normas y designaciones

Las principales normas y designaciones comunes para los dos grados incluyen:

• 441
• UNS: S44100
• Normas/especificaciones comunes: ASTM A240 (en la práctica, las placas/láminas de acero inoxidable pueden hacer referencia a grados ferríticos similares), las hojas de datos específicas del fabricante, los equivalentes JIS y EN varían.

• Clasificación: Acero inoxidable ferrítico (estabilizado con titanio).

• 444

• UNS: S44400
• Normas/especificaciones comunes: Las normas de producto ASTM y EN hacen referencia a grados ferríticos con una composición química similar; las especificaciones comerciales específicas y los catálogos de proveedores proporcionan datos de productos industriales.
• Clasificación: Acero inoxidable ferrítico (estabilizado, comúnmente con niobio/columbio, y contiene molibdeno para una mayor resistencia a la corrosión).

Nota: Las normas de referencia exactas y los límites de elementos permisibles varían según la forma del producto (bobina, lámina, tira, tubo) y el proveedor; confirme siempre la especificación contractual (ASTM/EN/JIS/GB o norma del proveedor).

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se muestra una tabla indicativa de composición con los principales elementos de interés. Estos son rangos nominales típicos obtenidos de fichas técnicas comerciales y deben verificarse con la norma específica o el certificado de fábrica para su adquisición.

Elemento (% en peso)	441 — típico (indicativo)	444 — típico (indicativo)
do	≤ 0,03	≤ 0,03
Minnesota	≤ 1.0	≤ 1.0
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
PAG	≤ 0,04	≤ 0,04
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	~17,0–18,5	~17,5–19,5
Ni	≤ 0.5	≤ 0.5
Mes	~0	~1.0–2.0
V	típicamente rastrean	típicamente rastrean
Nb (Cb)	típicamente bajo/trazas	~0,15–0,6
Ti	~0,15–0,45 (estabilizador)	baja/trazas a pequeña (algunas variantes)
B	típicamente rastrean	típicamente rastrean
norte	rastro	rastro

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - Cromo (Cr): Proporciona la película pasiva primaria para la resistencia a la corrosión en ambos grados. Un mayor contenido de Cr mejora la resistencia a la oxidación y a la corrosión en general. - Molibdeno (Mo, presente en 444): Mejora la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en ambientes que contienen cloruros y fortalece la película pasiva. - Titanio (Ti, utilizado en 441): Actúa como estabilizador al fijar el carbono y el nitrógeno para evitar la precipitación de carburo de cromo (sensibilización) y mejora la resistencia a la corrosión intergranular y la estabilidad a altas temperaturas. - Niobio (Nb, utilizado en muchas variantes 444): También estabiliza contra la sensibilización y puede aumentar la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fluencia. - El bajo contenido de carbono y níquel preserva la microestructura ferrítica, mantiene los costos más bajos que los austeníticos y mejora la conductividad térmica.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Tanto el 441 como el 444 son aceros inoxidables ferríticos; sus microestructuras de equilibrio y procesadas están dominadas por ferrita cúbica centrada en el cuerpo (BCC).

• Microestructura típica (tal como se produce): Matriz totalmente ferrítica con precipitados estabilizadores dispersos (nitruros/carburos de titanio en 441; carburos o carbonitruros de niobio en 444) y ocasionales carburos/nitruros de aleación finos dependiendo de la historia térmica.
• Efecto de los estabilizadores: El Ti o el Nb unen el C y el N para limitar la precipitación de carburo de cromo en los límites de grano, reduciendo la susceptibilidad a la corrosión intergranular después de la exposición a temperaturas sensibilizantes.
• Tratamiento térmico:
• El recocido (recocido de solubilización seguido de enfriamiento rápido) restaura la ductilidad, homogeneiza la microestructura y disuelve los precipitados indeseables. En el caso de los materiales ferríticos, el recocido suele ir seguido de un enfriamiento controlado.
• El temple y el revenido no son aplicables en el mismo sentido que para los aceros martensíticos porque los ferríticos no se transforman en martensita al templarse; permanecen ferríticos y pueden sufrir crecimiento de grano si se sobrecalientan.
• Trabajo en frío: Ambos grados responden al trabajo en frío con aumentos significativos en la resistencia debido al endurecimiento por deformación; por lo tanto, las propiedades mecánicas dependen en gran medida del proceso.
• El procesamiento termomecánico (laminado/enfriamiento controlado) puede refinar el tamaño del grano y mejorar la tenacidad; la estabilización minimiza la degradación durante la exposición al calor posterior.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas de los aceros inoxidables ferríticos varían según la forma del producto y el trabajo en frío; la tabla siguiente ofrece un comportamiento comparativo cualitativo en lugar de valores numéricos aislados. Para el diseño, utilice siempre los certificados del proveedor para el temple y el producto específicos.

Propiedad	441	444	Notas
Resistencia a la tracción (típica recocida)	Moderado, adecuado para chapa estructural/piezas estampadas	Similar a ligeramente superior en estado recocido (Mo/Nb puede proporcionar un modesto aumento).	El trabajo en frío aumenta sustancialmente la UTS para ambos
Fuerza de fluencia	Moderada; buena capacidad de conformado	Similar o ligeramente superior dependiendo de Nb/Mo	Pequeñas diferencias en el estado recocido
Alargamiento (ductilidad)	Buena ductilidad en estado recocido	Alargamiento ligeramente inferior al del 441 en algunas formas de producto	Los estabilizadores reducen ligeramente la ductilidad en comparación con los ferríticos no estabilizados.
resistencia al impacto	Buen rendimiento a temperatura ambiente; rendimiento reducido a bajas temperaturas en comparación con los aceros austeníticos.	Comparable, aunque puede ser algo inferior dependiendo del trabajo en frío y el contenido de niobio.	Los grados ferríticos presentan un comportamiento de transición dúctil-frágil
Dureza	Relativamente bajo en estado recocido; aumenta con el trabajo en frío	Dureza base similar; puede ser ligeramente superior después del trabajo	La dureza depende del proceso.

¿Cuál es más resistente/tenaz/dúctil?: En estado recocido, son bastante similares. El acero 444, con Mo y Nb, tiende a ofrecer una resistencia ligeramente superior y una ductilidad ligeramente inferior en comparación con el 441; sin embargo, el procesamiento (trabajo en frío, espesor) suele ser el factor determinante.

5. Soldabilidad

Los aceros inoxidables ferríticos son generalmente soldables, pero la estabilización y la aleación residual afectan el comportamiento de la soldadura.

• Los índices de equivalencia de carbono y templabilidad son útiles para evaluar el riesgo de fisuración en frío y las necesidades de precalentamiento/postcalentamiento. Dos expresiones de uso común son:
• Índice de soldabilidad (equivalente de carbono IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• Índice de resistencia a la corrosión por picaduras (Pcm) para la evaluación de la soldabilidad: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Interpretación (cualitativa):
• Tanto el 441 como el 444 tienen bajo contenido de carbono y bajo contenido de níquel, lo que produce valores de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ bajos a moderados en relación con los aceros inoxidables de alta aleación; eso generalmente indica una buena soldabilidad manual y automatizada con consumibles estándar de acero inoxidable.
• La estabilización con Ti (441) o Nb (444) reduce el riesgo de sensibilización posterior a la soldadura porque estos elementos se unen al carbono y al nitrógeno.
• El molibdeno y el Nb del 444 pueden aumentar ligeramente la templabilidad y la propensión a la formación de compuestos intermetálicos (por ejemplo, fase sigma) si se mantienen en el rango de 600–900 °C durante tiempos prolongados; se recomienda un control térmico cuidadoso y una selección adecuada del relleno.
• El precalentamiento y las temperaturas controladas entre pasadas son menos comunes que para los grados martensíticos, pero la calificación del procedimiento de soldadura sigue siendo esencial para aplicaciones críticas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Contexto no inoxidable: No aplicable; ambos son ferríticos inoxidables y forman películas pasivas ricas en Cr.
• Para la evaluación del acero inoxidable, el Número Equivalente de Resistencia a la Corrosión por Picaduras (PREN) es un índice comparativo útil donde el molibdeno y el nitrógeno aumentan significativamente la resistencia a la corrosión local: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Interpretación:
• 441: La alta estabilización de cromo y titanio proporciona una buena resistencia general a la corrosión y una excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas; el molibdeno limitado significa una resistencia moderada a la corrosión por picaduras en ambientes de cloruro.
• 444: Con la estabilización adicional de molibdeno y niobio, el 444 generalmente logra una mejor resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en medios que contienen cloruro y una resistencia mejorada en ambientes acuosos agresivos en comparación con el 441.
• PREN es un índice comparativo; para los grados ferríticos, los valores absolutos de PREN son típicamente más bajos que los de los austeníticos de mayor aleación, pero el PREN relativo ayuda a predecir el comportamiento de picadura entre 441 y 444.
• Protección de la superficie: Para los aceros no inoxidables, la discusión incluiría la galvanización/pintura; para 441/444, el acabado de la superficie (decapado, pasivación) y los recubrimientos (cerámicos, aluminizados para temperaturas muy altas) pueden mejorar aún más la vida útil.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado: el 441 generalmente exhibe un buen rendimiento de embutición profunda y estampado en estado recocido; el 444 puede ser ligeramente menos conformable dependiendo de los niveles de Nb/Mo y del temple del producto.
• Flexión: Ambos grados presentan un buen rendimiento tras el recocido; las características de recuperación elástica requieren una compensación de las herramientas, al igual que con otros ferríticos.
• Maquinabilidad: Los aceros inoxidables ferríticos son más propensos al endurecimiento por deformación y pueden presentar cierta viscosidad durante el mecanizado. Práctica habitual: utilizar herramientas afiladas, configuraciones rígidas y un refrigerante eficaz. El molibdeno y el niobio presentes en el acero 444 pueden reducir ligeramente la maquinabilidad en comparación con el acero 441.
• Acabado superficial: Ambos materiales admiten buenos acabados superficiales, pero se recomienda el decapado/pasivación después de la fabricación para restaurar la integridad de la película pasiva.
• Trabajo en frío: Refuerza fácilmente ambos grados; las propiedades admisibles del diseño deben reflejar el temple final.

8. Aplicaciones típicas

441 — Usos típicos	444 — Usos típicos
Componentes de escape de automóviles, silenciadores y colectores donde se requiere resistencia a la oxidación y capacidad de conformado	Tuberías y camisas de intercambiadores de calor en plantas químicas, sistemas de desulfuración de gases de combustión y equipos marinos donde la resistencia a la corrosión por picaduras es fundamental.
Componentes para hornos y calderas, molduras decorativas y electrodomésticos.	Tuberías para entornos acuosos corrosivos, aplicaciones costeras con alta exposición a cloruros
Paneles resistentes al calor y superficies reflectantes	Conductos y componentes de alta temperatura donde la mejora de la resistencia a la corrosión general y localizada justifica el costo de la aleación

Justificación de la selección: - Elija 441 cuando se requiera un alto contenido de cromo, buena conformabilidad y un rendimiento de acero inoxidable rentable (por ejemplo, escapes de automóviles, bienes de consumo). - Elija 444 cuando se prevea exposición a cloruros o medios más agresivos (entornos de picaduras/grietas) o una vida útil más larga en condiciones corrosivas húmedas, y el costo ligeramente mayor de la aleación esté justificado.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero 444 suele ser más caro que el 441 debido a su contenido de molibdeno y niobio. Las diferencias de costo varían según los precios internacionales de estas materias primas.
• Disponibilidad: El acero 441 se produce ampliamente para los mercados automotriz y de láminas/bobinas; el 444 es común para tubos, bobinas y láminas en los mercados químico y energético, pero en menor volumen. La disponibilidad según la forma del producto (tubo, fleje, lámina) y el tratamiento térmico varía según la región y el proveedor; especifique la forma y el temple requeridos al inicio del proceso de compra.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (calificaciones cualitativas: Baja / Moderada / Alta o Similar):

Atributo	441	444
Soldabilidad	Alto (bueno)	Alto (bueno), con un poco más de atención al control de los compuestos intermetálicos
Resistencia-Tenacidad (recocido)	Ductilidad moderada/buena	Resistencia moderada a ligeramente superior / ductilidad ligeramente inferior
Resistencia a la corrosión (general)	Bien	Mejor (especialmente en zonas con hoyos o grietas)
Costo	Más bajo (más económico)	Mayor (debido a Mo/Nb)
Formabilidad	Mejor	Ligeramente inferior (depende del temperamento/producto)
Disponibilidad típica	Ancho	Bueno, pero más limitado en algunos formatos de producto.

Recomendación: - Elija 441 si: - Necesita un acero inoxidable ferrítico rentable con buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas, excelente conformabilidad y exposición a cloruros de baja a moderada (por ejemplo, escapes de automóviles, aplicaciones generales de chapa). - Elija 444 si: - La aplicación implica entornos acuosos o clorados más agresivos donde se requiere una mayor resistencia a la corrosión por picaduras y grietas, o si una mayor vida útil bajo exposición corrosiva justifica un mayor costo del material (por ejemplo, tubos de intercambiadores de calor, equipos de procesos químicos, componentes marinos).

Nota final: Ambos grados son ferríticos y están estabilizados para reducir la sensibilización; sin embargo, el rendimiento exacto depende de la forma del producto, el temple y el historial de soldadura/procesamiento. Para aplicaciones críticas, solicite al proveedor los certificados de fábrica, los datos de corrosión para el entorno específico y la calificación del procedimiento de soldadura antes de la especificación final.