Hastelloy C276 frente a C22: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Hastelloy C276 y Hastelloy C22 son dos aleaciones de níquel resistentes a la corrosión de uso común que suelen presentarse como opciones competitivas en el procesamiento químico, el control de la contaminación y los sistemas marinos. Los ingenieros y los profesionales de compras suelen sopesar el rendimiento frente a la corrosión, los requisitos de fabricación y el coste del ciclo de vida al elegir entre ellas. Los contextos de decisión típicos incluyen la selección para entornos agresivos con cloruros, reacciones químicas oxidantes/reductoras mixtas, servicio a altas temperaturas o cuando la soldadura y la facilidad de fabricación son cruciales.

La principal diferencia técnica entre estas aleaciones radica en su estrategia de aleación: la C276 prioriza el molibdeno y el tungsteno para resistir la corrosión localizada en ambientes reductores y mixtos, mientras que la C22 prioriza un mayor nivel de cromo (combinado con molibdeno) para reforzar la resistencia a la oxidación y a una gama más amplia de agentes corrosivos. Dado que ambas son a base de níquel, su comportamiento mecánico es similar, pero la elección suele basarse en el rendimiento frente a la corrosión y el coste.

1. Normas y designaciones

• Especificaciones y designaciones comunes:
• ASTM/ASME: A menudo se hace referencia a través de números UNS: C276 (UNS N10276), C-22 (UNS N06022).
• EN / Europeo: Menos utilizado para estas aleaciones patentadas; el proveedor puede indicar equivalentes.
• JIS / GB: No son equivalentes directos uno a uno; normalmente se adquieren según UNS/ASTM o las hojas de datos del proveedor.
• Clasificación:
• Tanto el Hastelloy C276 como el C22 son aleaciones resistentes a la corrosión a base de níquel (generalmente agrupadas con aleaciones resistentes a la corrosión en lugar de con aceros inoxidables tradicionales). No son aceros al carbono, aceros para herramientas ni grados HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra elementos de aleación típicos y representativos, así como sus funciones. Los límites exactos varían según las especificaciones y el proveedor; consulte la ficha técnica del fabricante para conocer las composiciones certificadas.

Elemento	Composición típica (aprox. % en peso) — C276	Composición típica (aprox. % en peso) — C22
do	≤ 0,02 (muy bajo)	≤ 0,02 (muy bajo)
Minnesota	0,2–1,0 (trazas a niveles bajos)	0,2–1,0 (trazas a niveles bajos)
Si	≤ 0,08 (desoxidante)	≤ 0,08 (desoxidante)
PAG	≤ 0,03 (control de impurezas)	≤ 0,03 (control de impurezas)
S	≤ 0,015 (control de impurezas)	≤ 0,015 (control de impurezas)
Cr	~15–17 (moderado)	~20–22 (superior)
Ni	Balance (~50–60)	Balance (~50–60)
Mes	~15–17 (alto)	~12–14 (sustancial)
V	≤ 0,35 (menor)	≤ 0,35 (menor)
Nótese bien	≤ 0.4 (menor)	≤ 0.4 (menor)
Ti	≤ 0.4 (menor)	≤ 0.4 (menor)
B	rastro	rastro
norte	trazas (muy bajas)	trazas (muy bajas)
Fe	~4–7 (residual)	~3–6 (residual)
W (tungsteno)	hasta ~3 (mejora la resistencia a la corrosión por picaduras)	limitado a niveles bajos o ausente

Notas sobre la estrategia de aleación: - Níquel: formador de matriz primaria, proporciona resistencia a la corrosión y tenacidad. - Cromo: promueve la pasivación y la resistencia a las condiciones oxidantes; el C22 tiene una fracción de cromo más alta para ampliar la resistencia a la corrosión oxidante. - Molibdeno y tungsteno: fortalecen la resistencia a la corrosión por picaduras, corrosión por hendiduras y corrosión en ambientes reductores; el C276 es más rico en Mo (y puede incluir W) para mejorar el rendimiento en químicas reductoras y que contienen cloruros. - Se utilizan materiales con bajo contenido de carbono, impurezas controladas y estabilizadores menores (Nb, Ti) para minimizar la sensibilización y mejorar la estabilidad a altas temperaturas.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura: - Ambas aleaciones son austeníticas de solución sólida (matriz de níquel cúbica centrada en las caras) con control de carburos/precipitados mediante bajo contenido de carbono y pequeñas adiciones de Nb/Ti donde corresponda. - No sufren transformaciones martensíticas típicas de los aceros al carbono; las variaciones microestructurales se deben principalmente a precipitados de carburo o intermetálicos que pueden formarse con una exposición térmica inadecuada.

Respuesta al tratamiento térmico y al procesamiento: El tratamiento típico consiste en un recocido de solubilización (mantenimiento a alta temperatura seguido de un enfriamiento rápido) para disolver los precipitados y restaurar la resistencia a la corrosión. Por ejemplo, los proveedores especifican el recocido de solubilización en el rango austenítico (consulte la ficha técnica para conocer las temperaturas exactas). Ninguna de las dos aleaciones es susceptible de tratamiento térmico para aumentar significativamente su resistencia mediante endurecimiento por precipitación, como sí ocurre con algunas aleaciones de níquel inoxidables o endurecibles por precipitación. La exposición prolongada a temperaturas intermedias puede producir precipitados de carburos/nitruros o fases intermetálicas que reducen la resistencia a la corrosión. Un tratamiento térmico de solubilización adecuado y un enfriamiento controlado restablecen la homogeneidad de la matriz. - El procesamiento termomecánico (trabajo en frío seguido de recocido de solubilización) se utiliza para producir láminas, placas y tubos con las propiedades mecánicas deseadas; un trabajo en frío significativo aumenta la resistencia, pero puede afectar la resistencia a la corrosión localizada si no se somete a un tratamiento de solubilización.

4. Propiedades mecánicas

El rendimiento mecánico se ve influenciado por la forma del producto (placa, lámina, tubo), el trabajo en frío y su historial térmico. La siguiente tabla ofrece una comparación cualitativa útil para la selección del diseño; para el diseño del proyecto, utilice los datos del proveedor para obtener valores numéricos exactos según la forma del producto.

Propiedad	C276	C22
Resistencia a la tracción	Comparables; ambos valores moderados para aleaciones de níquel (buenos para equipos a presión).	Comparable; rango de tracción similar al C276
Fuerza de fluencia	Similares; ninguno está diseñado para una alta resistencia a la fluencia sin trabajo en frío.	Similares; con pequeñas variaciones según el producto y el tratamiento térmico.
Alargamiento (ductilidad)	Buena ductilidad (permite conformar/soldar)	Buena ductilidad, comparable a la del C276.
resistencia al impacto	Buen comportamiento a temperatura ambiente y bajas temperaturas; conserva su tenacidad gracias a la matriz de níquel.	Bueno, comparable al C276
Dureza	Moderado; puede aumentarse con trabajo en frío.	Moderado; comportamiento similar

Interpretación: En términos prácticos de ingeniería, las aleaciones C276 y C22 presentan propiedades mecánicas muy similares. Las diferencias en resistencia o tenacidad suelen ser pequeñas en comparación con la variabilidad derivada de la forma del producto y el trabajo en frío. Ambas aleaciones se seleccionan principalmente por su resistencia a la corrosión, más que por su resistencia mecánica.

5. Soldabilidad

Las consideraciones sobre soldabilidad se centran en el bajo contenido de carbono, la base de níquel y los elementos de aleación que pueden promover el agrietamiento en caliente o la sensibilización.

• Soldabilidad general: Tanto el C276 como el C22 se consideran soldables con metales de aporte estándar a base de níquel y los procedimientos adecuados. Generalmente no se requiere precalentamiento; se recomienda un recocido de solubilización posterior a la soldadura en aplicaciones críticas de corrosión para recuperar la resistencia a la corrosión.
• Carbono y templabilidad: Un contenido de carbono muy bajo reduce el riesgo de sensibilización y agrietamiento relacionado con el endurecimiento.
• Efectos de la microaleación: el Nb y el Ti pueden formar carburos/nitruros estables; el control del metal de relleno y del aporte de calor minimiza los precipitados indeseables.

Índices útiles para la interpretación cualitativa (sin evaluación numérica aquí): - Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Índice preventivo $P_{cm}$: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación: Estas fórmulas indican que, si bien el níquel por sí solo reduce los problemas de corrosión bajo tensión en comparación con los aceros, la presencia de cromo, molibdeno y niobio influye en los índices de soldabilidad. En la práctica, ambas aleaciones se sueldan fácilmente con los metales de aporte recomendados a base de níquel; para las estructuras críticas ante la corrosión, se utilizan procedimientos cualificados y un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

6. Corrosión y protección de superficies

• Aplicabilidad del PREN: El número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras (PREN) se utiliza ampliamente para los aceros inoxidables austeníticos y puede ser indicativo para las aleaciones de níquel en la evaluación de la propensión a la corrosión por picaduras: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Sin embargo, el PREN se desarrolló para aceros inoxidables Cr–Mo–N y es solo un indicador aproximado para aleaciones a base de níquel; se prefiere la prueba de corrosión directa.

Comportamiento ante la corrosión: comparación práctica. - C276: Diseñado para resistir la corrosión por picaduras, la corrosión por hendiduras y el agrietamiento por corrosión bajo tensión en ambientes reductores y mixtos oxidantes/reductores con cloruros y azufre. El alto contenido de Mo (y W, cuando esté presente) mejora la resistencia en ambientes químicos localizados y reductores. - C22: Su mayor contenido en cromo proporciona una pasivación robusta y una resistencia superior a condiciones oxidantes (p. ej., ambientes con ácido nítrico), a la vez que mantiene una alta resistencia a una amplia gama de ácidos no oxidantes gracias a su significativo contenido en molibdeno. El acero C22 suele preferirse cuando hay agentes oxidantes junto con especies reductoras.

Protección de la superficie: Para los aceros al carbono se consideraría el galvanizado, la pintura o los recubrimientos. Para el C276 y el C22 (ambas aleaciones resistentes a la corrosión), los recubrimientos generalmente no son necesarios, a menos que existan problemas específicos de desgaste, incrustaciones o abrasión. Dependiendo del servicio, se puede aplicar pulido mecánico o químico, pasivación o protección catódica.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: Las aleaciones a base de níquel son generalmente más difíciles de mecanizar que los aceros al carbono; se endurecen por deformación y tienen menor conductividad térmica. El C276 y el C22 presentan características de maquinabilidad similares; se requiere una cuidadosa selección de herramientas, velocidades, avances, refrigerante y fragmentación de virutas.
• Conformabilidad: Su buena ductilidad permite realizar operaciones de doblado y embutición. Cuando se requieren radios de curvatura reducidos o conformado extenso, se puede recurrir a un recocido de solubilización intermedio para recuperar la ductilidad.
• Acabado: Es factible realizar acabados superficiales y pulidos; ambos responden bien a la limpieza química y al electropulido si fuera necesario para el control de la corrosión.

8. Aplicaciones típicas

Hastelloy C276 (usos típicos)	Hastelloy C22 (usos típicos)
Equipos para procesos químicos que manejan ácidos clorados y reductores, componentes de desulfuración de gases de combustión (FGD), válvulas y accesorios en ambientes mixtos.	Equipos de procesos químicos expuestos a ácidos oxidantes (p. ej., ácido nítrico), plantas piloto y sistemas de depuración con oxidantes mixtos, conectores de alta fiabilidad en entornos hostiles
Sistemas de tratamiento de aguas residuales con química mixta	Aplicaciones que requieren una fuerte pasivación en ciclos de oxidación y reducción.
Intercambiadores de calor y tuberías para el manejo de salmueras y ácidos orgánicos	Recipientes y tuberías donde pueden producirse ataques combinados de oxidación y reducción y donde un alto contenido de cromo ofrece ventajas

Justificación de la selección: - Elija C276 cuando la principal preocupación sea el ataque localizado por cloruros o agentes reductores; su mayor contenido de Mo/W es ventajoso. - Elija C22 cuando existan condiciones oxidantes o entornos oxidantes/reductores cíclicos y un mayor contenido de Cr proporcione una pasivación más robusta.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: Ambas aleaciones son de níquel de alta calidad y su coste es significativamente superior al de los aceros inoxidables comunes. En muchos mercados, el C22 puede tener un precio ligeramente superior al del C276 debido a su composición y a la demanda, pero las fluctuaciones del mercado influyen en los precios. Las diferencias de coste dependen de cada proyecto.
• Disponibilidad: Ambos productos son fabricados por los principales proveedores de aleaciones especiales y están disponibles en formatos comunes (placa, lámina, tubería, tubo, barra, forjado, material de aporte para soldadura). Los plazos de entrega varían según el formato, el tamaño y la demanda del mercado. También se comercializan consumibles fabricados (varillas de aporte, electrodos).

10. Resumen y recomendación

Cuadro resumen (cualitativo)

Característica	Hastelloy C276	Hastelloy C22
Soldabilidad	Muy bueno con cargas a base de níquel; similar al C22.	Muy bueno con cargas a base de níquel; similar al C276
Resistencia-Tenacidad	Resistencia moderada; buena tenacidad y ductilidad	Resistencia y tenacidad comparables
Resistencia a la corrosión (localizada/reductora)	Excelente (mayor Mo/W)	Muy bueno (ligeramente menos Mo que C276)
Resistencia a la corrosión (oxidante/pasiva)	Muy bien	Excelente (Cr más alto)
Costo (relativo)	Alta (aleación premium)	Alto (a menudo comparable o ligeramente superior)

Recomendación (orientación práctica): Elija Hastelloy C276 si necesita la mejor resistencia general a la corrosión localizada, la corrosión por hendiduras y los ambientes reductores o mixtos donde haya cloruros y sulfuros. El C276 se especifica con frecuencia para la desulfuración de gases de combustión, corrientes de proceso con cloruros y aplicaciones generales donde la corrosión localizada es el principal riesgo. Elija Hastelloy C22 si su proceso incluye oxidantes fuertes, condiciones cíclicas de oxidación/reducción o si requiere una pasivación especialmente robusta en presencia de ácidos oxidantes. El mayor contenido de cromo del C22 le confiere una ventaja en entornos oxidantes y en aplicaciones donde se presentan de forma intermitente reacciones químicas tanto oxidantes como reductoras.

Nota final: Para cualquier decisión crítica de adquisición o diseño, solicite las hojas de datos actualizadas del fabricante, los datos de ensayos de corrosión para el servicio específico y los procedimientos de soldadura/fabricación cualificados. El comportamiento frente a la corrosión depende de la aplicación; los ensayos de laboratorio y de campo en el medio de proceso real son la guía más fiable.