718 frente a 718H: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

La aleación 718 y su variante 718H se especifican con frecuencia cuando se requiere una combinación de alta resistencia, resistencia a la corrosión y rendimiento a altas temperaturas; por ejemplo, en componentes rotativos aeroespaciales, turbinas de gas, válvulas de alta presión y aplicaciones nucleares. Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen enfrentarse a un dilema de selección: priorizar la composición química básica y la flexibilidad del tratamiento térmico (facilidad de fabricación y procesamiento posterior a la soldadura) o aceptar una mayor resistencia/velocidad de fabricación que reduce el procesamiento posterior necesario, pero limita la conformabilidad y las opciones de soldadura.

La principal diferencia práctica entre las dos calidades no radica en un cambio radical de familia de aleación, sino en el estado metalúrgico de entrega y su efecto en la condición de preendurecimiento (preenvejecimiento). En otras palabras, la aleación 718H se suele ofrecer con una condición de entrega o un ligero ajuste químico destinado a proporcionar una mayor resistencia inicial o una mejor estabilidad a altas temperaturas, mientras que la aleación 718 estándar se basa en la composición química de la aleación UNS N07718 y se suministra habitualmente en condiciones de tratamiento térmico de solubilización o recocido suave para su posterior procesamiento y endurecimiento final por envejecimiento.

1. Normas y designaciones

• Designaciones universales comunes:
• UNS: N07718 (Aleación 718)
• Especificaciones comunes en la industria aeroespacial y manufacturera que hacen referencia a la aleación 718: diversas especificaciones AMS (Aerospace Material Specification) y ASTM para barras, forjados, placas y material de aporte para soldadura. (Los compradores deben especificar el número exacto de AMS/ASTM/EN/GB/JIS requerido para su aplicación).
• Clasificación: Superaleación de endurecimiento por precipitación a base de níquel (no es un acero al carbono ni de baja aleación).
• Formas típicas de productos cubiertas por las normas: barras, forjados, placas, láminas, tubos y material de aporte para soldadura (varilla/alambre).

Nota: 718H suele ser una designación industrial o de fábrica que indica una variante de composición o, más comúnmente, una condición de entrega/tratamiento térmico diferente. Confirme siempre la especificación de la norma/tratamiento térmico en los documentos de compra e ingeniería.

2. Composición química y estrategia de aleación

La tabla siguiente muestra los rangos de composición típicos para la aleación estándar 718. La aleación 718H normalmente conserva la misma composición química base (Ni-Cr-Fe con Nb, Mo, Ti y Al), con solo pequeños ajustes que a veces realizan los fabricantes (por ejemplo, un contenido de carbono ligeramente superior o oligoelementos controlados) para mejorar la resistencia a la fluencia o el comportamiento ante la precipitación. Debido a que las prácticas de fabricación varían, es necesario verificar las especificaciones finales solicitadas.

Elemento	Aleación 718 típica (rango, % en peso)	Notas sobre 718H
do	0,03 – 0,08	En algunas especificaciones, el 718H puede especificarse con un límite superior C ligeramente superior para mejorar la resistencia a altas temperaturas; confirmar en la orden de compra.
Minnesota	≤ 0,35	Aleación menor únicamente.
Si	≤ 0,35	Control de desoxidantes/elementos residuales.
PAG	≤ 0,015	Control de impurezas.
S	≤ 0,015	Control de impurezas.
Cr	17.0 – 21.0	Resistencia a la corrosión y a la oxidación.
Ni	Saldo (~50 – 55)	Elemento base; proporciona matriz y resistencia a altas temperaturas.
Mes	2.8 – 3.3	Refuerzo por solución sólida; favorece la estabilidad de la fase/carburo.
V	típicamente rastrean	No se trata de una adición importante deliberada.
Nb (+Ta)	4,75 – 5,5 (como Nb+Ta)	Clave para la precipitación $\gamma''$ (intensidad).
Ti	0,65 – 1,15	Trabaja con el Al para formar precipitados de refuerzo.
B	≤ 0,006	Pequeñas adiciones mejoran la resistencia de los límites de grano.
norte	≤ 0,05	Generalmente bajo; afecta la formación de nitruros.

Cómo funciona la estrategia de aleación: - El Ni proporciona la fase matriz (matriz austenítica en las aleaciones de Ni) y resistencia base a altas temperaturas. - El cromo proporciona resistencia a la oxidación/corrosión. - El Nb (y Ta), el Ti y el Al forman precipitados coherentes finos (principalmente $\gamma''$ y algo de $\gamma'$) que proporcionan la mayor parte de la resistencia al endurecimiento por envejecimiento. - El Mo contribuye al fortalecimiento por solución sólida y a la resistencia a la fluencia a altas temperaturas. - Los elementos de microaleación (B, C) y los bajos niveles de N influyen en la cohesión de los límites de grano y en el comportamiento de fractura por fluencia.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura típica del acero 718 (en estado tratado térmicamente o recocido): matriz predominantemente de fase γ (a base de níquel) con carburos y una estructura de grano grueso si no se somete a deformación mecánica. Tras el endurecimiento por envejecimiento, la resistencia a la fluencia está determinada por una fina dispersión de plaquetas coherentes de fase γ'' (Ni₃Nb) y algunos precipitados de fase γ' (Ni₃(Al,Ti)).
• 718 rutas de tratamiento térmico:
• Tratamiento de solución (por ejemplo, 980–1020 °C) seguido de enfriamiento controlado para disolver los precipitados, luego endurecimiento por envejecimiento (ciclos de envejecimiento simples o dobles) para precipitar $\gamma''$ y $\gamma'$.
• Procesamiento termomecánico (forjado/laminado) seguido de solubilización y envejecimiento para refinar los granos y optimizar la resistencia a la fatiga y a la fluencia.
• Microestructura/respuesta 718H:
• El acero 718H suele someterse a un procesamiento o tratamiento térmico para obtener una mayor firmeza en estado de entrega (envejecimiento parcial o microestructura estabilizada), con el fin de mejorar su resistencia inicial y/o su estabilidad a altas temperaturas. Esto reduce el grado de solubilización disponible para el conformado mecánico posterior o el grado de endurecimiento por envejecimiento adicional que resulta práctico sin un tratamiento de solubilización adicional.
• Si el acero 718H presenta límites alterados de carbono o oligoelementos, esos cambios afectan principalmente a la precipitación de carburos y a la química de los límites de grano, lo que a su vez afecta a la fluencia-ruptura y a la estabilidad a largo plazo a altas temperaturas.

Implicación práctica: El estándar 718 ofrece una mayor libertad de procesamiento posterior a la entrega (es más fácil de formar, soldar o volver a tratar térmicamente), mientras que el 718H reduce los pasos de procesamiento al llegar en un estado más resistente/estabilizado a costa de cierta capacidad de conformado y libertad de soldadura.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades de la aleación 718 dependen en gran medida del procesamiento y del tiempo de envejecimiento. La tabla siguiente ofrece una guía cualitativa y un rango típico; los valores exactos deben obtenerse de la especificación correspondiente o del informe de ensayo de fábrica.

Propiedad	Aleación típica 718 (tratada en solución y endurecida por envejecimiento)	718H típico (preendurecido/estabilizado de fábrica)
Resistencia a la tracción (UTS)	Alto; los rangos típicos dependen de la edad y el tratamiento (a menudo entre 1000 y 1400 MPa).	En condiciones similares o ligeramente superiores a las de entrega debido al preenvejecimiento.
Límite elástico (0,2% de compensación)	Alta (a menudo >700–1000 MPa dependiendo del envejecimiento)	Suele ser más alta al momento del parto; menor potencial de aumento adicional con el envejecimiento.
Alargamiento (en 50 mm)	Moderado (8–20%, dependiendo de la condición)	Menor ductilidad en comparación con el 718 recocido blando, debido a su mayor resistencia.
Resistencia al impacto	Buena calidad a temperatura ambiente si se trata térmicamente correctamente; puede empeorar con grano grueso o envejecimiento excesivo.	Puede ser menor en comparación con el 718 blando si se produce en un estado más duro.
Dureza	Varía con la edad (normalmente entre 30 y 40 HRC en condiciones de máxima edad cuando se convierte).	La dureza inicial suele ser mayor; menor cambio con el envejecimiento posterior sin redisolución.

Interpretación: ¿Cuál es más resistente? En su estado original, el acero 718H suele ser más resistente. Tras un proceso completo de endurecimiento por envejecimiento controlado, el acero 718 estándar puede alcanzar propiedades máximas similares si se somete a un tratamiento de solubilización y un envejecimiento adecuado. ¿Cuál es más resistente/dúctil? El acero 718 estándar, suministrado en estado blando/tratado térmicamente o con el revenido adecuado, ofrece mejor conformabilidad y mayor ductilidad antes del envejecimiento final. El 718H sacrifica algo de ductilidad a cambio de mayor resistencia y estabilidad en estado de recepción.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de la familia de aleaciones 718 a base de níquel es generalmente buena en comparación con los aceros de alta dureza, pero se requiere cuidado debido al endurecimiento por envejecimiento, la posible segregación y el control de la formación de la fase delta o la fase de Laves. Factores clave en la soldadura: los efectos del equivalente de carbono base se utilizan menos en las aleaciones de níquel que en los aceros, pero la templabilidad debida a Nb/Ti y a los precipitados controlados por carbono es importante. La formación de precipitados cerca de la soldadura puede fragilizar o endurecer las zonas afectadas por el calor. - Índices cualitativos útiles: - Para los aceros se utilizan equivalentes de carbono; para las aleaciones de Ni, se deben considerar la segregación y los elementos formadores de precipitados. - No obstante, al comparar la soldabilidad, los profesionales pueden utilizar fórmulas estándar del acero como referencia cualitativa. Por ejemplo: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Interpretación (cualitativa): los valores más altos sugieren que se necesita mayor precalentamiento/postcalentamiento y enfriamiento controlado. Las aleaciones 718 requieren precalentamiento/tratamiento térmico entre pasadas y tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar la formación de precipitados perjudiciales y restaurar las propiedades mecánicas previstas. Nota práctica: El acero 718H, suministrado en estado preendurecido/parcialmente envejecido, puede presentar menor tolerancia a la soldadura sin un tratamiento completo de solubilización y envejecimiento. Si se requiere soldadura extensa, especifique acero 718 recocido o planifique un tratamiento térmico de solubilización y envejecimiento posterior a la soldadura.

6. Corrosión y protección de superficies

• Familia de aleaciones 718: buena resistencia general a la corrosión y excelente resistencia a la oxidación en diversos entornos hasta temperaturas intermedias. No es apta para entornos altamente oxidantes o clorados, donde se requieren aleaciones especializadas.
• Protección de superficies no inoxidables o degradadas: según el servicio, se pueden utilizar acabados mecánicos, recubrimientos protectores o chapados especializados.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) se aplica generalmente a las aleaciones de acero inoxidable; para las aleaciones a base de níquel, este índice no se usa comúnmente. A modo de referencia, el PREN es: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ pero este no es un indicador de rendimiento establecido para la aleación 718.
• Las aleaciones 718 y 718H presentan un comportamiento ante la corrosión muy similar, dado que el contenido base de Cr y Ni permanece prácticamente invariable. Pequeñas diferencias en la composición química o en el tratamiento térmico que modifican los precipitados (carburos, fase de Laves) pueden afectar la susceptibilidad a la corrosión localizada y el comportamiento de los límites de grano durante su vida útil, especialmente en ambientes agresivos.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: Las superaleaciones de níquel son más difíciles de mecanizar que los aceros de baja aleación. Tanto el 718 como el 718H presentan características de corte similares, pero la mayor dureza inicial del 718H puede reducir la vida útil de la herramienta y requerir parámetros de mecanizado más exigentes.
• Conformabilidad: El acero 718 estándar con tratamiento térmico de solubilización (blando) es más apto para el conformado y moldeado en frío. El acero 718H preendurecido presenta menor conformabilidad y puede requerir trabajo en caliente o un tratamiento térmico de solubilización adicional antes de poder someterse a un conformado significativo.
• Acabado: El rectificado de superficies, el pulido y la electroerosión son procesos comunes. En componentes con tolerancias ajustadas, se deben considerar tratamientos térmicos y tensiones residuales.

8. Aplicaciones típicas

Aleación 718 (estándar)	Aleación 718H
Piezas rotatorias aeroespaciales en las que el envejecimiento posterior a la fabricación lo realiza el fabricante o el usuario; componentes que requieren alta resistencia después de un tratamiento de envejecimiento controlado; forjados y barras destinados al mecanizado y posterior tratamiento térmico.	Componentes especificados para llegar en una condición de mayor resistencia o estabilizada (por ejemplo, válvulas, accesorios o componentes para los que el envejecimiento en planta no es práctico); aplicaciones que requieren una mayor estabilidad a la fluencia en el momento de la entrega.
Componentes reparables donde se prevé soldadura y tratamiento térmico.	Piezas donde se prioriza una menor necesidad de procesamiento adicional; instalaciones de campo con capacidad limitada para soluciones posteriores a la soldadura y envejecimiento
Aplicaciones de alta resistencia donde los diseñadores especifican la solución completa y los ciclos de envejecimiento para obtener las mejores propiedades	Situaciones en las que el departamento de compras requiere mayor resistencia y estabilidad dimensional en el momento de la recepción; a veces se utiliza cuando se prevé un servicio prolongado a altas temperaturas sin ciclos de envejecimiento adicionales.

Justificación de la selección: - Elija el estándar 718 cuando se necesite conformado, soldadura o endurecimiento por envejecimiento a medida en etapas posteriores. - Elija 718H cuando los compradores requieran una mayor resistencia/estabilidad en el momento de la entrega y cuando los ciclos térmicos posteriores sean poco prácticos o cuando se requiera una estabilidad probada en fábrica para un servicio a largo plazo a temperaturas elevadas.

9. Costo y disponibilidad

• Costo relativo: Ambos son superaleaciones a base de níquel y tienen altos costos de materia prima; el 718H puede tener una prima modesta si la planta realiza estabilización/procesamiento adicional o si requiere un control más estricto de los oligoelementos.
• Disponibilidad: La aleación 718, en sus especificaciones estándar, está ampliamente disponible a nivel mundial en barras, forjados, placas y material de aporte para soldadura. La disponibilidad de la aleación 718H depende más de las características de cada planta y puede presentar opciones de certificación limitadas o plazos de entrega más prolongados, según el tratamiento térmico y la documentación requeridos.
• La forma del producto importa: las barras y las piezas forjadas suelen estar en stock; los tamaños personalizados o las condiciones especiales de tratamiento térmico (718H) pueden requerir plazos de entrega más largos.

10. Resumen y recomendación

Atributo	718 (estándar)	718H
soldabilidad	Funciona bien con las precauciones estándar; es más fácil si se suministra en estado de recocido de solución.	Más restrictivo; el estado de preendurecimiento puede complicar la soldadura sin un tratamiento térmico posterior.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Flexible: puede adaptarse mediante tratamiento térmico para equilibrar resistencia y tenacidad.	Mayor resistencia en estado de recepción; puede presentar menor ductilidad y tenacidad en comparación con el acero 718 blando.
Costo	Línea base para la aleación 718	Es posible que se aplique un ligero recargo a los productos preestabilizados/envejecidos.

Conclusión — orientación clara: - Elija 718 (estándar UNS N07718) si necesita flexibilidad: si se realizarán procesos importantes de conformado, mecanizado o soldadura antes del tratamiento térmico final, o si planea realizar un tratamiento de solución y envejecimiento controlados en sus instalaciones para lograr propiedades óptimas. - Elija 718H si necesita un componente que llegue en un estado de mayor resistencia o estabilizado (menor necesidad de tratamiento térmico posterior), si se prioriza la estabilidad a largo plazo a altas temperaturas en servicio, o si las restricciones de adquisición requieren una condición de entrega lista para usar y de mayor resistencia; pero tenga en cuenta una menor capacidad de conformado y procedimientos de soldadura/post-soldadura más restrictivos.

Nota final: Dado que la designación “718H” puede variar según el fabricante o el comprador, siempre especifique en los documentos de compra la composición química, las propiedades mecánicas, el tratamiento térmico y los requisitos posteriores a la soldadura. Solicite los informes de ensayo del fabricante y los registros de tratamiento térmico, y confirme si el material entregado ha sido sometido a un tratamiento térmico de solubilización, un envejecimiento completo o una preestabilización, para garantizar un rendimiento predecible durante la fabricación y el servicio.