Acero inoxidable 316LN: propiedades y aplicaciones clave

El acero inoxidable 316LN es una versión baja en carbono y mejorada con nitrógeno del acero inoxidable 316, clasificado como acero inoxidable austenítico. Está compuesto principalmente de hierro, cromo, níquel y molibdeno, con nitrógeno añadido para mejorar sus propiedades mecánicas. La composición típica del 316LN incluye aproximadamente entre un 16 % y un 18 % de cromo, entre un 10 % y un 14 % de níquel y entre un 2 % y un 3 % de molibdeno, con niveles de nitrógeno de entre el 0,1 % y el 0,2 %. Esta combinación única de elementos de aleación contribuye a su excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia mecánica y buena soldabilidad.

Características y propiedades

El acero inoxidable 316LN es conocido por su excelente resistencia a la corrosión por picaduras y grietas, especialmente en entornos con cloruro. Su bajo contenido de carbono minimiza el riesgo de precipitación de carburo durante la soldadura, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren alta resistencia y resistencia a la corrosión. La adición de nitrógeno mejora la resistencia a la tracción y el límite elástico, convirtiéndolo en la opción preferida en aplicaciones exigentes.

Ventajas (Pros):
- Excelente resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes marinos y químicos.
- Alta resistencia y tenacidad a temperaturas elevadas.
- Buena soldabilidad y formabilidad.
- Bajo riesgo de sensibilización debido al bajo contenido de carbono.

Limitaciones (Contras):
- Mayor coste en comparación con los aceros inoxidables estándar.
- No está tan disponible como los grados más comunes, como el 304 o el 316.
- Resistencia limitada a ciertos ácidos reductores.

Históricamente, el 316LN ha sido importante en industrias como la petroquímica, la marina y la farmacéutica, donde su resistencia a la corrosión y sus propiedades mecánicas son fundamentales.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S31653	EE.UU	Equivalente más cercano a 316L con contenido de nitrógeno mejorado.
AISI/SAE	316LN	EE.UU	Variante baja en carbono del 316 con resistencia mejorada.
ASTM	A240/A240M	EE.UU	Especificación estándar para placas de acero inoxidable al cromo y al cromo-níquel.
ES	1.4406	Europa	Equivalente a 316LN con propiedades similares.
JIS	SUS316LN	Japón	Equivalente del estándar japonés con pequeñas diferencias de composición.

Las diferencias entre el 316LN y sus equivalentes suelen radicar en el contenido de nitrógeno y sus propiedades mecánicas específicas, lo que puede afectar su rendimiento en ciertas aplicaciones. Por ejemplo, si bien el 316L es conocido por su excelente soldabilidad, el 316LN ofrece una mayor resistencia, lo que lo hace más adecuado para entornos de alta tensión.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
Fe (hierro)	Balance
Cr (cromo)	16.0 - 18.0
Ni (níquel)	10.0 - 14.0
Mo (molibdeno)	2.0 - 3.0
N (Nitrógeno)	0,1 - 0,2
C (Carbono)	≤ 0,03

La función principal del cromo es mejorar la resistencia a la corrosión, mientras que el níquel mejora la tenacidad y la ductilidad. El molibdeno proporciona resistencia adicional a la corrosión por picaduras y grietas, especialmente en entornos con cloruros. El nitrógeno aumenta la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión bajo tensión.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	520 - 720 MPa	75 - 104 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Dureza (Rockwell B)	Recocido	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Resistencia al impacto	-20°C	40 J	29,5 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con una buena elongación, hace que el acero 316LN sea adecuado para aplicaciones que requieren integridad estructural bajo carga mecánica. Su resistencia al impacto a bajas temperaturas garantiza su rendimiento en entornos criogénicos.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	8,0 g/cm³	0,289 lb/pulgada³
Punto/rango de fusión	-	1375 - 1400 °C	2500 - 2550 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	16 W/m·K	92 BTU·pulgada/pie²·h·°F
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,72 µΩ·m	0,00000072 Ω·m
Coeficiente de expansión térmica	20 - 100 °C	16,0 x 10⁻⁶ /K	8,9 x 10⁻⁶ /°F

La densidad y el punto de fusión indican que el 316LN puede soportar aplicaciones de alta temperatura, mientras que su conductividad térmica y capacidad calorífica específica lo hacen adecuado para intercambiadores de calor. Su baja resistividad eléctrica resulta beneficiosa en aplicaciones que requieren conductividad eléctrica.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10%	20-60 °C / 68-140 °F	Excelente	Riesgo de corrosión por picaduras.
Ácido sulfúrico	10-20%	20-50 °C / 68-122 °F	Bien	Resistencia limitada, especialmente a temperaturas más altas.
Ácido clorhídrico	5-10%	20-40 °C / 68-104 °F	Justo	No se recomienda para exposición prolongada.
Agua de mar	-	Ambiente	Excelente	Altamente resistente a ambientes marinos.

El acero 316LN presenta una excelente resistencia a diversos agentes corrosivos, especialmente en entornos marinos con presencia de cloruros. Sin embargo, es menos resistente a ácidos fuertes como el ácido clorhídrico, donde otros materiales alternativos podrían ser más adecuados. En comparación con los aceros inoxidables 304 y 316, el acero 316LN ofrece una resistencia superior a la corrosión por picaduras y la corrosión bajo tensión, lo que lo convierte en la opción preferida en entornos agresivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	925 °C	1700 °F	Adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
Temperatura máxima de servicio intermitente	870 °C	1600 °F	Puede soportar exposición a corto plazo a temperaturas más altas.
Temperatura de escala	800 °C	1470 °F	Riesgo de oxidación por encima de esta temperatura.
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	600 °C	1112 °F	La resistencia a la fluencia comienza a disminuir por encima de esta temperatura.

El acero 316LN mantiene su resistencia y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como intercambiadores de calor y recipientes a presión. Sin embargo, se debe tener cuidado para evitar la oxidación y la formación de incrustaciones a altas temperaturas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER316L	Argón	Excelente para secciones delgadas.
MIG	ER316L	Argón + 2% CO2	Bueno para secciones más gruesas.
SMAW	E316L	-	Adecuado para aplicaciones de campo.

El 316LN es altamente soldable, y los metales de aporte recomendados garantizan la compatibilidad y mantienen la resistencia a la corrosión. Debido a su bajo contenido de carbono, no suelen ser necesarios tratamientos térmicos previos ni posteriores a la soldadura, lo que reduce el riesgo de sensibilización.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	316LN	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	45%	100%	El 316LN es más difícil de mecanizar.
Velocidad de corte típica (torneado)	25-30 m/min	50-60 m/min	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El mecanizado de 316LN requiere una cuidadosa consideración de las velocidades de corte y las herramientas debido a sus características de endurecimiento por acritud. Se recomiendan herramientas de carburo para obtener resultados óptimos.

Formabilidad

El acero 316LN presenta buena conformabilidad, lo que permite procesos de conformado en frío y en caliente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que un trabajo en frío excesivo puede aumentar la dureza y reducir la ductilidad. Se deben respetar los radios de curvatura recomendados para evitar el agrietamiento durante las operaciones de conformado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido en solución	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 minutos	Aire o agua	Disuelve carburos, mejora la resistencia a la corrosión.
Alivio del estrés	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Aire	Reducir las tensiones residuales.

Durante el tratamiento térmico, el 316LN sufre transformaciones metalúrgicas que mejoran su microestructura, mejorando sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión. El recocido por disolución es especialmente eficaz para restaurar la ductilidad tras el trabajo en frío.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Marina	Construcción naval	Resistencia a la corrosión, resistencia	Exposición al agua de mar.
Químico	Tuberías de proceso	Resistencia a la corrosión, soldabilidad.	Manipulación de productos químicos agresivos.
Farmacéutico	Fabricación de equipos	Limpieza, resistencia a la corrosión.	Cumplimiento de las normas sanitarias.
Petróleo y gas	Plataformas offshore	Resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión.	Condiciones ambientales duras.

Otras aplicaciones incluyen:
* Equipos de procesamiento de alimentos
* Intercambiadores de calor
* Recipientes a presión
* Válvulas y accesorios

Se elige el 316LN para estas aplicaciones debido a su excelente resistencia a la corrosión y sus propiedades mecánicas, que son fundamentales en entornos donde la higiene y la integridad estructural son primordiales.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	316LN	304	321	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Alta resistencia	316LN ofrece una mejor resistencia a la corrosión que 304.
Aspecto clave de la corrosión	Excelente	Bien	Bien	316LN es superior en entornos de cloruro.
Soldabilidad	Bien	Excelente	Bien	316LN requiere prácticas de soldadura cuidadosas.
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Moderado	El 316LN es más difícil de mecanizar que el 304.
Formabilidad	Bien	Excelente	Bien	El 316LN tiene una formabilidad ligeramente reducida.
Costo relativo aproximado	Más alto	Más bajo	Más alto	Las consideraciones de costo pueden afectar la selección.
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Moderado	304 está más comúnmente disponible.

Al seleccionar el acero 316LN, se deben considerar la rentabilidad, la disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Sus propiedades únicas lo hacen ideal para aplicaciones específicas donde el rendimiento es crucial, a pesar de su mayor costo en comparación con grados más comunes como el 304. Además, su baja permeabilidad magnética lo hace ideal para aplicaciones en entornos sensibles.

En conclusión, el acero inoxidable 316LN es un material versátil y de alto rendimiento que destaca en entornos exigentes, ofreciendo un equilibrio perfecto entre resistencia, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación. Sus propiedades únicas lo convierten en la opción preferida en diversas industrias, garantizando fiabilidad y longevidad en aplicaciones donde las fallas son inevitables.