Acero inoxidable 405: propiedades y aplicaciones clave

El acero inoxidable 405 se clasifica como un acero inoxidable martensítico , conocido por su alta resistencia y moderada resistencia a la corrosión. Este grado contiene cantidades significativas de cromo (12-14%) y níquel (1-2%), con un contenido de carbono típicamente de entre el 0,05% y el 0,15%. La presencia de cromo proporciona resistencia a la oxidación, mientras que el níquel mejora la tenacidad y la ductilidad. El bajo contenido de carbono ayuda a mantener la resistencia a la corrosión, a la vez que permite el endurecimiento mediante tratamiento térmico.

Descripción general completa

El acero inoxidable 405 se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren alta resistencia y moderada resistencia a la corrosión. Su estructura martensítica permite su endurecimiento mediante tratamiento térmico, lo que lo hace adecuado para componentes que soportan esfuerzos mecánicos. El acero presenta buena soldabilidad y se puede mecanizar fácilmente, lo que aumenta su versatilidad en diversas aplicaciones de ingeniería.

Ventajas:
- Alta resistencia: La capacidad de endurecerse mediante tratamiento térmico permite obtener propiedades mecánicas mejoradas.
- Resistencia a la corrosión moderada: Adecuado para entornos donde hay exposición a la humedad y agentes corrosivos leves.
- Buena fabricabilidad: Se puede soldar y mecanizar de manera eficaz, lo que lo hace adaptable a diversos procesos de fabricación.

Limitaciones:
- Menor resistencia a la corrosión en comparación con los grados austeníticos: si bien funciona bien en ciertos entornos, no es tan resistente a los agentes corrosivos agresivos como los aceros inoxidables austeníticos.
- Susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión: En ciertas condiciones, particularmente en entornos de cloruro, puede ser propenso al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Históricamente, el acero inoxidable 405 se ha utilizado en aplicaciones como sistemas de escape de automóviles, intercambiadores de calor y diversos componentes industriales, lo que refleja su equilibrio entre resistencia y resistencia a la corrosión.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S40500	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 405
AISI/SAE	405	EE.UU	Designación de uso común
ASTM	A240/A240M	EE.UU	Especificación estándar para placas de acero inoxidable
ES	1.4002	Europa	Pequeñas diferencias de composición que hay que tener en cuenta
JIS	SUS405	Japón	Propiedades similares, pero pueden variar en aplicaciones específicas.

Las diferencias entre grados equivalentes suelen residir en sus elementos de aleación y propiedades mecánicas específicas, lo que puede afectar el rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, si bien tanto el 405 como el 1.4002 pueden ofrecer una resistencia a la corrosión similar, este último puede presentar propiedades mecánicas ligeramente diferentes debido a las variaciones en el contenido de níquel.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,05 - 0,15
Cr (cromo)	12.0 - 14.0
Ni (níquel)	1.0 - 2.0
Mn (manganeso)	0,5 - 1,0
Si (silicio)	0,5 máximo
P (Fósforo)	0,04 máximo
S (Azufre)	0,03 máximo

La función principal del cromo en el acero inoxidable 405 es mejorar la resistencia a la corrosión y a la oxidación. El níquel contribuye a mejorar la tenacidad y la ductilidad, mientras que el manganeso facilita la desoxidación y mejora la templabilidad. El bajo contenido de carbono es crucial para mantener la resistencia a la corrosión y permite un endurecimiento eficaz mediante tratamiento térmico.

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	550 - 750 MPa	80 - 110 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	300 - 450 MPa	44 - 65 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Dureza (Rockwell B)	Recocido	Temperatura ambiente	80 - 90	80 - 90	ASTM E18
Resistencia al impacto	Recocido	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al límite elástico hace que el acero inoxidable 405 sea adecuado para aplicaciones que requieren integridad estructural bajo carga mecánica. Sus valores de elongación indican una buena ductilidad, lo que permite la deformación sin fractura, esencial en aplicaciones dinámicas.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,75 g/cm³	0,28 lb/pulgada³
Punto/rango de fusión	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	25 W/m·K	14,5 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,73 μΩ·m	0,00000073 Ω·m
Coeficiente de expansión térmica	Temperatura ambiente	16,0 x 10⁻⁶/K	8,9 x 10⁻⁶/°F

La densidad del acero inoxidable 405 contribuye a sus características de peso y resistencia, mientras que su punto de fusión indica su idoneidad para aplicaciones de alta temperatura. La conductividad térmica y el calor específico son importantes para aplicaciones que implican 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	25 °C / 77 °F	Justo	Riesgo de picaduras
Ácido sulfúrico	10	25 °C / 77 °F	Pobre	No recomendado
Ácido acético	5	25 °C / 77 °F	Bien	Resistencia moderada
Agua de mar	-	25 °C / 77 °F	Justo	Susceptible a la corrosión localizada

El acero inoxidable 405 presenta una resistencia moderada a la corrosión en diversos entornos. Se comporta razonablemente bien en condiciones ligeramente corrosivas, como el ácido acético y el agua de mar, pero es susceptible a la corrosión por picaduras y la corrosión bajo tensión en entornos con alto contenido de cloruro. En comparación con los grados austeníticos como el 304 o el 316, el 405 presenta una menor resistencia a la corrosión general, especialmente en entornos agresivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	650 °C	1202 °F	Adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
Temperatura máxima de servicio intermitente	700 °C	1292 °F	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	800 °C	1472 °F	Riesgo de oxidación por encima de esta temperatura
Las consideraciones sobre la resistencia a la fluencia comienzan alrededor	500 °C	932 °F	La resistencia a la fluencia disminuye significativamente

A temperaturas elevadas, el acero inoxidable 405 mantiene su resistencia, pero puede oxidarse. La temperatura máxima de servicio continuo indica su idoneidad para aplicaciones de alta temperatura, mientras que la temperatura de incrustación resalta el riesgo de oxidación en condiciones extremas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER 405	Argón	Buenos resultados con la técnica adecuada
MIG	ER 308L	Argón/CO2	Adecuado para secciones más gruesas.
Palo	E 308L	-	Se recomienda precalentar

El acero inoxidable 405 generalmente se considera soldable, pero se recomienda precalentarlo para minimizar el riesgo de agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar las propiedades de la soldadura, garantizando su integridad y rendimiento.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero inoxidable 405	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60	100	Maquinabilidad moderada
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	50 metros por minuto	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El acero inoxidable 405 presenta una maquinabilidad moderada, por lo que requiere herramientas y velocidades de corte adecuadas para lograr resultados óptimos. Se recomiendan herramientas de carburo para un mecanizado eficaz.

Formabilidad

El acero inoxidable 405 se puede conformar mediante procesos en frío y en caliente. El conformado en frío es viable, pero puede requerir mayores fuerzas debido a su resistencia. El material presenta endurecimiento por acritud, lo que puede afectar los radios de curvatura y los límites de conformado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1 - 2 horas	Aire o agua	Aliviar tensiones, mejorar la ductilidad.
Endurecimiento	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 minutos	Aceite o aire	Aumentar la dureza y la resistencia.

Durante el tratamiento térmico, el acero inoxidable 405 sufre transformaciones metalúrgicas que mejoran sus propiedades mecánicas. El recocido alivia las tensiones internas y mejora la ductilidad, mientras que el endurecimiento aumenta significativamente la resistencia.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Automotor	Sistemas de escape	Alta resistencia, resistencia moderada a la corrosión.	Durabilidad bajo estrés térmico
Petróleo y gas	Componentes de la válvula	Alta resistencia, soldabilidad.	Fiabilidad en entornos hostiles
Aeroespacial	Componentes del motor	Alta resistencia, resistencia al calor.	Rendimiento a temperaturas elevadas

Otras aplicaciones incluyen:
* - Intercambiadores de calor
* - Componentes de maquinaria industrial
* - Fijaciones y herrajes

La selección del acero inoxidable 405 para estas aplicaciones se debe principalmente a su equilibrio entre resistencia, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación, lo que lo hace adecuado para componentes que experimentan estrés mecánico y exposición a diversos entornos.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero inoxidable 405	Acero inoxidable AISI 304	Acero inoxidable AISI 316	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Fuerza moderada	405 ofrece una resistencia superior
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia moderada	Buena resistencia	Excelente resistencia	405 es menos resistente que 304/316
Soldabilidad	Bien	Excelente	Excelente	405 requiere más cuidado en la soldadura
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Moderado	El 405 es menos mecanizable que el 304
Formabilidad	Moderado	Bien	Bien	405 es menos moldeable que 304
Costo relativo aproximado	Moderado	Moderado	Más alto	El 405 suele ser más rentable
Disponibilidad típica	Común	Muy común	Común	405 está ampliamente disponible

Al seleccionar el acero inoxidable 405, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad e idoneidad para aplicaciones específicas. Si bien no ofrece la misma resistencia a la corrosión que los grados austeníticos, su alta resistencia y resistencia moderada lo convierten en una opción viable para numerosas aplicaciones de ingeniería. Además, su soldabilidad y maquinabilidad aumentan su versatilidad en los procesos de fabricación.

En conclusión, el acero inoxidable 405 es un material valioso en diversas industrias, ya que combina resistencia, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación. Comprender sus propiedades y aplicaciones puede ayudar a ingenieros y diseñadores a tomar decisiones informadas sobre los materiales para sus proyectos.