Acero 2.25Cr-1Mo: Propiedades y aplicaciones clave

El acero 2.25Cr-1Mo (tipo F22/P22) es un acero de baja aleación clasificado principalmente como acero de aleación de medio carbono. Contiene cromo (Cr) y molibdeno (Mo) como principales elementos de aleación, lo que mejora significativamente sus propiedades mecánicas y su resistencia a entornos de alta temperatura. Este grado de acero es especialmente conocido por su excelente resistencia y tenacidad, lo que lo hace adecuado para aplicaciones en las industrias de generación de energía y petroquímica.

Las características principales del acero 2,25Cr-1Mo incluyen:

• Alta resistencia y tenacidad : Los elementos de aleación contribuyen a mejorar la resistencia a la tracción y el límite elástico, lo que le permite soportar condiciones de alta tensión.
• Buena soldabilidad : Este acero se puede soldar utilizando varios métodos, aunque a menudo se recomienda el precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura para minimizar el riesgo de agrietamiento.
• Resistencia a altas temperaturas : Mantiene sus propiedades mecánicas a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para su uso en recipientes a presión y sistemas de tuberías.

Ventajas y limitaciones

Ventajas :
- Excelentes propiedades mecánicas a temperaturas elevadas.
- Buena resistencia a la oxidación y a la fluencia.
- Versátil en procesos de fabricación y soldadura.

Limitaciones :
- Susceptible a la fragilización por hidrógeno si no se manipula adecuadamente durante la soldadura.
- Requiere un tratamiento térmico cuidadoso para lograr las propiedades deseadas.
- Resistencia a la corrosión limitada en comparación con los aceros inoxidables.

Históricamente, el acero 2.25Cr-1Mo se ha utilizado ampliamente en la construcción de recipientes a presión, tuberías y otros componentes en la industria del petróleo y el gas, lo que refleja su importancia en aplicaciones críticas.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	K21590	EE.UU	Equivalente más cercano a ASTM A335 P22
ASTM	A335 P22	EE.UU	Se utiliza para servicio de alta temperatura.
ASTM	A387 Grupo 22	EE.UU	Propiedades similares, pero para recipientes a presión.
ES	1.7380	Europa	Equivalente en las normas europeas
JIS	G3461 STBA22	Japón	Pequeñas diferencias de composición
ESTRUENDO	13CrMo44	Alemania	Similares, pero con diferentes elementos de aleación.

La tabla anterior destaca diversas normas y equivalentes para el acero 2.25Cr-1Mo. Cabe destacar que, si bien la norma ASTM A335 P22 es un equivalente directo, las diferencias en el tratamiento térmico y las propiedades mecánicas pueden afectar el rendimiento en aplicaciones específicas.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,10 - 0,20
Cr (cromo)	1,90 - 2,50
Mo (molibdeno)	0,87 - 1,13
Mn (manganeso)	0,30 - 0,60
Si (silicio)	0,10 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,025
S (Azufre)	≤ 0,010

Los elementos de aleación clave en el acero 2,25Cr-1Mo desempeñan un papel crucial:
- Cromo : Mejora la resistencia a la oxidación y la resistencia a altas temperaturas.
- Molibdeno : Mejora la templabilidad y la resistencia a la fluencia.
- Carbono : Aumenta la resistencia y la dureza, pero debe controlarse para evitar la fragilidad.

Propiedades mecánicas

Propiedades a temperatura ambiente

Propiedad	Condición/Temperamento	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	415 - 550 MPa	60 - 80 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	250 - 350 MPa	36 - 51 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Dureza (HB)	Recocido	150 - 200	150 - 200	ASTM E10

Propiedades de temperatura elevada

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba (°C)	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Fuerza de fluencia	Templado y revenido	600	150 - 200 MPa	22 - 29 ksi	ASTM E139
Resistencia al impacto (Charpy)	Templado y revenido	-40	27 J	20 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero 2.25Cr-1Mo lo hacen adecuado para aplicaciones de alta tensión, especialmente en entornos donde las temperaturas elevadas son un factor de riesgo. Su resistencia y tenacidad garantizan la integridad estructural bajo carga mecánica.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Conductividad térmica	20 °C	45 W/m·K	31 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	-	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F

La densidad y el punto de fusión del acero 2,25Cr-1Mo indican su robustez, mientras que su conductividad térmica sugiere buenas propiedades de disipación de calor, que son críticas en aplicaciones de alta temperatura.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-5	25	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras
Ácido sulfúrico	10	60	Pobre	No recomendado
Ácido clorhídrico	5	25	Pobre	No recomendado

El acero 2.25Cr-1Mo presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros. Sin embargo, no es adecuado para condiciones altamente ácidas, ya que puede sufrir picaduras y agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC). En comparación con los aceros inoxidables, su resistencia a la corrosión es limitada, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones con exposición a entornos agresivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400	752	Adecuado para exposición a largo plazo.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500	932	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600	1112	Comienza a oxidarse a esta temperatura.
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	600	1112	La resistencia a la fluencia comienza a disminuir

El acero 2.25Cr-1Mo mantiene buenas propiedades mecánicas a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones en centrales eléctricas y refinerías. Sin embargo, se debe tener cuidado de evitar la exposición prolongada a temperaturas superiores a su límite máximo de servicio continuo, ya que esto puede provocar la degradación de las propiedades del material.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
SMAW	E8018-C3	Argón/CO2	Se recomienda precalentar
GTAW	ER70S-6	Argón	Se recomienda un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

El acero 2.25Cr-1Mo generalmente se puede soldar con técnicas estándar, pero suele ser necesario precalentarlo para evitar el agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar aún más sus propiedades.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero 2,25Cr-1Mo	Acero AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60	100	Requiere velocidades de corte más lentas
Velocidad de corte típica	20 metros por minuto	40 metros por minuto	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El mecanizado de acero 2.25Cr-1Mo puede ser un reto debido a su tenacidad. Unas condiciones y herramientas óptimas son esenciales para lograr los acabados superficiales deseados.

Formabilidad

El acero 2.25Cr-1Mo presenta una conformabilidad moderada. Puede conformarse en frío y en caliente, pero debe evitarse el endurecimiento por acritud. Se deben respetar los radios de curvatura recomendados para evitar el agrietamiento.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	700 - 800	1 - 2 horas	Aire	Suavidad, ductilidad mejorada
Temple	900 - 950	30 minutos	Aceite	Endurecimiento, mayor resistencia.
Templado	600 - 700	1 hora	Aire	Reducir la fragilidad, mejorar la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura y las propiedades mecánicas del acero 2,25Cr-1Mo. Un tratamiento térmico adecuado puede mejorar la tenacidad y la resistencia, haciéndolo adecuado para aplicaciones de alta tensión.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Petróleo y gas	Recipientes a presión	Alta resistencia, tenacidad y resistencia al calor.	Esencial para entornos de alta presión.
Generación de energía	Tubos de caldera	Resistencia a la fluencia y resistencia a la oxidación	Crítico para los sistemas de generación de vapor
Procesamiento químico	Sistemas de tuberías	Resistencia a la corrosión e integridad mecánica	Necesario para transportar fluidos de forma segura

• Otras aplicaciones incluyen:
• Intercambiadores de calor
• Componentes de la turbina
• Vasijas de reactor

El acero 2.25Cr-1Mo se elige para aplicaciones donde la alta resistencia y la resistencia a altas temperaturas son cruciales. Sus propiedades lo hacen ideal para entornos donde la integridad mecánica es primordial.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero 2,25Cr-1Mo	Acero inoxidable AISI 316	Acero AISI 4140	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Excelente resistencia a la corrosión	Buena tenacidad	Compensación entre resistencia a la corrosión y resistencia
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia justa	Excelente resistencia	Poca resistencia	2.25Cr-1Mo es menos resistente que el acero inoxidable
Soldabilidad	Bien	Excelente	Justo	2.25Cr-1Mo requiere tratamiento térmico previo y posterior
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Justo	2.25Cr-1Mo es más difícil de mecanizar
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más bajo	Las consideraciones de costo pueden influir en la selección
Disponibilidad típica	Común	Común	Común	La disponibilidad es generalmente buena para todos los grados.

Al seleccionar el acero 2.25Cr-1Mo, se deben considerar sus propiedades mecánicas, rentabilidad y disponibilidad. Si bien ofrece un excelente rendimiento en aplicaciones de alta temperatura, es importante reconocer sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión en comparación con los aceros inoxidables. Comprender los requisitos específicos de la aplicación guiará el proceso de selección, garantizando un rendimiento y una seguridad óptimos.