Acero inoxidable 304H: propiedades y aplicaciones clave

El acero inoxidable 304H es una variante de alta temperatura del acero inoxidable 304 , ampliamente utilizado, clasificado como acero inoxidable austenítico . Este grado está aleado principalmente con cromo (18-20 %) y níquel (8-10,5 %), con un contenido de carbono superior al del 304 estándar, típicamente entre el 0,04 % y el 0,10 %. Este mayor contenido de carbono mejora la resistencia a temperaturas elevadas, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones en entornos donde las altas temperaturas son un factor de riesgo.

Descripción general completa

El acero inoxidable 304H presenta una excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia mecánica y buena soldabilidad. Su estructura austenítica le proporciona una tenacidad y ductilidad superiores, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un esfuerzo mecánico significativo. Las principales ventajas del 304H incluyen su capacidad para soportar altas temperaturas (hasta 870 °C o 1600 °F) y su resistencia a la oxidación y la formación de incrustaciones. Sin embargo, su mayor contenido de carbono puede reducir la resistencia a la corrosión en ciertos entornos, en comparación con los grados con menor contenido de carbono.

En términos de posición en el mercado, el 304H se utiliza comúnmente en las industrias petroquímica, de petróleo y gas, y de generación de energía, donde predominan las aplicaciones de alta temperatura. Históricamente, ha sido fundamental en el desarrollo de intercambiadores de calor, calderas y recipientes a presión.

Ventajas	Contras
Excelente resistencia a altas temperaturas	Resistencia a la corrosión reducida en comparación con grados de carbono más bajos
Buena soldabilidad	Susceptible a la sensibilización si no se trata térmicamente de forma adecuada.
Alta resistencia a la oxidación	Mayor coste debido a los elementos de aleación

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S30409	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 304L con mayor contenido de carbono
AISI/SAE	304H	EE.UU	Se utiliza para aplicaciones de alta temperatura.
ASTM	A240/A240M	EE.UU	Especificación estándar para placas, láminas y tiras de acero inoxidable al cromo y al cromo-níquel
ES	1.4948	Europa	Calificación equivalente en las normas europeas
JIS	SUS304H	Japón	Equivalente a la norma industrial japonesa

Las diferencias entre el 304H y sus equivalentes, como el 304L, radican principalmente en el contenido de carbono, lo que afecta su rendimiento en entornos de alta temperatura. Si bien el 304L se prefiere por su menor contenido de carbono y mejor resistencia a la corrosión, el 304H se elige para aplicaciones que requieren mayor resistencia a temperaturas elevadas.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,04 - 0,10
Cr (cromo)	18.0 - 20.0
Ni (níquel)	8.0 - 10.5
Mn (manganeso)	2.0 máximo
Si (silicio)	1.0 máximo
P (Fósforo)	0,045 máximo
S (Azufre)	0,030 máximo

La función principal del cromo en el acero 304H es mejorar la resistencia a la corrosión, mientras que el níquel contribuye a la tenacidad y ductilidad del acero. El contenido controlado de carbono mejora la resistencia a altas temperaturas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones exigentes.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	Temperatura ambiente	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	40% mínimo	40% mínimo	ASTM E8
Dureza (Rockwell B)	Recocido	Temperatura ambiente	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Resistencia al impacto	Charpy (20°C)	20°C	40 J min	29,5 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con una buena ductilidad, hace que el 304H sea adecuado para aplicaciones que experimentan carga mecánica y requieren integridad estructural.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,93 g/cm³	0,286 lb/pulgada³
Punto/rango de fusión	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	16,2 W/m·K	112 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,72 µΩ·m	0,72 µΩ·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	Temperatura ambiente	16,0 x 10⁻⁶/K	8,9 x 10⁻⁶/°F

La densidad y el punto de fusión del 304H indican su robustez, mientras que su conductividad térmica y capacidad calorífica específica son críticas para aplicaciones que involucran transferencia de calor, como los intercambiadores de calor.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-5%	20-60 °C / 68-140 °F	Justo	Riesgo de picaduras
Ácido sulfúrico	10%	20-40 °C / 68-104 °F	Pobre	No recomendado
Ácido acético	10%	20-60 °C / 68-140 °F	Bien	Resistencia moderada
Agua de mar	-	Ambiente	Bien	Adecuado para aplicaciones marinas.

El acero 304H presenta buena resistencia a diversos entornos corrosivos, especialmente en condiciones atmosféricas y ácidos diluidos. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos con cloruros y debe evitarse en aplicaciones con ácido sulfúrico concentrado. En comparación con el acero inoxidable 316 , que contiene molibdeno para una mayor resistencia a las picaduras, el acero 304H podría no tener el mismo rendimiento en entornos altamente corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	870°C	1600°F	-
Temperatura máxima de servicio intermitente	925°C	1700°F	-
Temperatura de escala	800°C	1472°F	-
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	600°C	1112°F	Comienza a disminuir

El acero 304H mantiene su resistencia y resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones en intercambiadores de calor y recipientes a presión. Sin embargo, la exposición prolongada a temperaturas superiores a 870 °C puede provocar oxidación e incrustaciones, lo que requiere un diseño cuidadoso.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER308L	Argón	Buenos resultados con la técnica adecuada
MIG	ER308L	Mezcla de argón/CO2	Requiere precalentamiento para secciones más gruesas.
SMAW	E308L	-	Adecuado para secciones más gruesas.

Generalmente, se considera que el acero 304H tiene buena soldabilidad, pero se recomienda el precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura para minimizar el riesgo de agrietamiento y sensibilización. La selección adecuada del metal de aportación es crucial para mantener la resistencia a la corrosión.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	304H	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	El 304H es menos mecanizable que el 1212
Velocidad de corte típica (torneado)	30-50 m/min	60-80 m/min	Utilice herramientas afiladas y refrigerante adecuado.

El acero 304H tiene una maquinabilidad moderada y, si bien se puede mecanizar de manera efectiva, requiere una atención cuidadosa a las herramientas y a las velocidades de corte para evitar el endurecimiento por trabajo.

Formabilidad

El acero 304H presenta buena conformabilidad, lo que permite procesos de conformado en frío y en caliente. Sin embargo, debido a sus características de endurecimiento por acritud, es necesario un control cuidadoso de los radios de curvatura y las velocidades de conformado para evitar el agrietamiento.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido en solución	1010 - 1120 °C / 1850 - 2050 °F	30 minutos	Aire o agua	Disolver carburos, mejorar la ductilidad.
Alivio del estrés	600 - 800 °C / 1112 - 1472 °F	1-2 horas	Aire	Reducir las tensiones residuales

Los procesos de tratamiento térmico, como el recocido en solución, son fundamentales para optimizar la microestructura del 304H, mejorando sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Petróleo y gas	Intercambiadores de calor	Resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión.	Necesario para entornos hostiles
Generación de energía	Tubos de caldera	Alta resistencia, resistencia a la oxidación.	Esencial para la eficiencia
Procesamiento químico	Recipientes a presión	Resistencia a la corrosión, soldabilidad.	Seguridad y fiabilidad
Procesamiento de alimentos	Equipos y tuberías	Resistencia a la corrosión, facilidad de limpieza.	Normas de higiene

• El 304H se selecciona a menudo para intercambiadores de calor debido a su capacidad para soportar altas temperaturas y resistir la oxidación.
• En la industria del petróleo y el gas, se utiliza en recipientes a presión donde la alta resistencia y la resistencia a la corrosión son fundamentales.
• El sector de procesamiento de alimentos utiliza 304H por sus propiedades higiénicas y facilidad de limpieza.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	304H	316	321	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Mejor resistencia a la corrosión	Buena estabilidad a altas temperaturas	304H es más fuerte pero menos resistente
Aspecto clave de la corrosión	Regular en cloruros	Excelente en cloruros	Bueno en aplicaciones de alta temperatura.	316 es el preferido para entornos marinos.
Soldabilidad	Bien	Excelente	Bien	316 puede requerir un relleno especial para altas temperaturas
Maquinabilidad	Moderado	Moderado	Moderado	Todos requieren cuidado para evitar el endurecimiento del trabajo.
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Moderado	El 304H es rentable para aplicaciones de alta temperatura
Disponibilidad típica	Común	Común	Menos común	El 304H está ampliamente disponible en varias formas.

Al seleccionar el acero inoxidable 304H, se deben considerar su rentabilidad para aplicaciones de alta temperatura, su disponibilidad y las propiedades mecánicas y anticorrosivas específicas requeridas para el uso previsto. Si bien ofrece ventajas significativas en cuanto a resistencia y resistencia al calor, su susceptibilidad a las picaduras en entornos con cloruro puede requerir una evaluación cuidadosa frente a alternativas como el acero inoxidable 316 para aplicaciones específicas.