Acero inoxidable 420: propiedades y aplicaciones clave

El acero inoxidable 420 es un acero inoxidable martensítico conocido por su alta resistencia, moderada resistencia a la corrosión y capacidad de endurecimiento mediante tratamiento térmico. Se clasifica dentro de la categoría de acero inoxidable martensítico, que se caracteriza por su alto contenido de carbono y la presencia de cromo como principal elemento de aleación. La composición típica del acero inoxidable 420 incluye aproximadamente entre un 12 % y un 14 % de cromo y entre un 0,15 % y un 0,4 % de carbono, lo que influye significativamente en sus propiedades.

Descripción general completa

El acero inoxidable 420 se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren alta dureza y resistencia moderada a la corrosión. Los elementos de aleación del 420, en particular el cromo y el carbono, desempeñan un papel crucial en la definición de sus características. El cromo mejora la resistencia a la corrosión y contribuye a la dureza del acero, mientras que el carbono aumenta la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste.

Ventajas del acero inoxidable 420:
- Alta dureza: después del tratamiento térmico, 420 puede alcanzar un nivel de dureza de hasta 50 HRC, lo que lo hace adecuado para herramientas de corte y hojas.
- Buena Resistencia al Desgaste: Su alto contenido de carbono proporciona una excelente resistencia al desgaste, ideal para aplicaciones que involucran fricción.
- Resistencia a la corrosión moderada: si bien no es tan resistente como los grados austeníticos, funciona bien en entornos ligeramente corrosivos.

Limitaciones del acero inoxidable 420:
- Menor tenacidad: en comparación con los aceros inoxidables austeníticos, el 420 tiene menor tenacidad, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia al impacto.
- Resistencia a la corrosión limitada: en entornos altamente corrosivos, como aplicaciones marinas, es posible que no funcione adecuadamente sin recubrimientos protectores.

Históricamente, el acero inoxidable 420 ha sido fundamental en la fabricación de cuchillería, instrumental quirúrgico y diversas aplicaciones industriales gracias a su equilibrio entre dureza y resistencia a la corrosión. Su posición en el mercado está consolidada, especialmente en los sectores de fabricación de cuchillería y herramientas.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S42000	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 420
AISI/SAE	420	EE.UU	Designación de uso común
ASTM	A276	EE.UU	Especificación estándar para barras de acero inoxidable
ES	1.4021	Europa	Designación equivalente en Europa
JIS	SUS420J2	Japón	Propiedades similares con pequeñas diferencias de composición

La tabla de equivalencias destaca que, si bien estos grados suelen considerarse intercambiables, sutiles diferencias en la composición pueden afectar el rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, el SUS420J2 tiene un contenido de carbono ligeramente mayor, lo que puede aumentar la dureza, pero también podría reducir la resistencia a la corrosión.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,15 - 0,40
Cr (cromo)	12.0 - 14.0
Mn (manganeso)	1.0 máximo
Si (silicio)	1.0 máximo
P (Fósforo)	0,04 máximo
S (Azufre)	0,03 máximo

Los principales elementos de aleación del acero inoxidable 420 incluyen cromo, que proporciona resistencia a la corrosión y dureza, y carbono, que mejora la resistencia y la resistencia al desgaste. El manganeso y el silicio están presentes en pequeñas cantidades para mejorar la tenacidad y la desoxidación durante la fabricación del acero.

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 - 700 MPa	75 - 102 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	350 - 500 MPa	51 - 73 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	12 - 20%	12 - 20%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	40-50 HRC	40 - 50 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20 °C (-4 °F)	30 J	22 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero inoxidable 420 lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y dureza. Su resistencia a la tracción y su límite elástico indican su capacidad para soportar cargas significativas, mientras que el porcentaje de elongación refleja su ductilidad, adecuada para diversas aplicaciones. Los valores de dureza obtenidos mediante tratamiento térmico lo hacen ideal para herramientas de corte y aplicaciones resistentes al desgaste.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	-	7,75 g/cm³	0,28 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1450 - 1510 °C	2642 - 2750 °F
Conductividad térmica	20 °C	25,4 W/m·K	17,5 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	20 °C	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	20 °C	0,73 µΩ·m	0,00000073 Ω·m
Coeficiente de expansión térmica	20 - 100 °C	15,5 µm/m·K	8,6 µpulgada/pulgada·°F

La densidad del acero inoxidable 420 indica que es un material relativamente pesado, lo que contribuye a su resistencia. El punto de fusión es importante para aplicaciones que implican altas temperaturas, mientras que la conductividad térmica y el calor específico son esenciales para la gestión térmica en aplicaciones de ingeniería. El coeficiente de expansión térmica es crucial para aplicaciones donde se esperan fluctuaciones de temperatura.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10	20-60 °C (68-140 °F)	Justo	Riesgo de picaduras
Ácido sulfúrico	10-30	20-50 °C (68-122 °F)	Pobre	No recomendado
Ácido acético	5-20	20-40 °C (68-104 °F)	Bien	Resistencia moderada
Atmosférico	-	-	Bien	Adecuado para exposición leve.

El acero inoxidable 420 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas y en presencia de ácido acético. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos con cloruros y debe evitarse en aplicaciones con ácidos fuertes como el ácido sulfúrico. En comparación con los grados austeníticos como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del 420 es menor, lo que lo hace menos adecuado para entornos marinos o altamente corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Adecuado para servicio intermitente.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500 °C	932 °F	Resistencia limitada a la oxidación
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de formación de incrustaciones a altas temperaturas

A temperaturas elevadas, el acero inoxidable 420 mantiene su resistencia, pero puede oxidarse. La temperatura máxima de servicio continuo indica su capacidad en aplicaciones de alta temperatura, mientras que la temperatura de incrustación resalta el riesgo de degradación superficial. Se debe tener cuidado para evitar la exposición prolongada a temperaturas superiores a estos límites.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER420	Argón	Se recomienda precalentar
MIG	ER420	Argón + CO2	Puede ser necesario un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

El acero inoxidable 420 se puede soldar mediante procesos TIG y MIG, pero suele recomendarse el precalentamiento para evitar grietas. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar las propiedades de la soldadura, garantizando un mejor rendimiento en servicio.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	[Acero inoxidable 420]	[AISI 1212]	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	50%	100%	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.
Velocidad de corte típica	30-50 m/min	60-80 m/min	Ajuste por desgaste de la herramienta

El acero inoxidable 420 presenta una maquinabilidad moderada, que puede mejorarse con las herramientas y las condiciones de corte adecuadas. Se recomiendan herramientas de carburo para el mecanizado, ya que permiten obtener mejores acabados superficiales y una mayor vida útil.

Formabilidad

El acero inoxidable 420 no es muy moldeable debido a su estructura martensítica, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones que requieren corte y conformado en lugar de conformado extensivo. El conformado en frío es posible, pero puede provocar endurecimiento por acritud, lo que requiere un control minucioso del proceso.

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	Reducir la dureza, mejorar la ductilidad.
Temple	1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F)	30 minutos	Aceite o agua	Aumentar la dureza
Templado	150 - 300 °C (302 - 572 °F)	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura y las propiedades del acero inoxidable 420. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido reduce la fragilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Cuchillería	cuchillos de cocina	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Retención de bordes
Médico	instrumentos quirúrgicos	Resistencia a la corrosión, dureza.	Esterilización y durabilidad
Automotor	Componentes de la válvula	Resistencia, resistencia moderada a la corrosión.	Rendimiento bajo estrés
Aeroespacial	Componentes del tren de aterrizaje	Alta resistencia, resistencia a la fatiga.	Seguridad y fiabilidad

El acero inoxidable 420 se utiliza comúnmente en las industrias de cuchillería y médica debido a su dureza y capacidad para mantener el filo. En aplicaciones automotrices y aeroespaciales, su resistencia y resistencia a la fatiga lo convierten en una opción ideal para componentes críticos.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero inoxidable 420	Acero inoxidable AISI 304	Acero inoxidable AISI 316	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Buena ductilidad	Excelente resistencia a la corrosión	420 es más duro pero menos dúctil
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia moderada	Buena resistencia	Excelente resistencia	420 es menos adecuado para entornos hostiles
Soldabilidad	Moderado	Bien	Bien	420 requiere precalentamiento
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Justo	420 es más difícil de mecanizar
Formabilidad	Pobre	Bien	Justo	420 no es adecuado para conformado extenso
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más alto	420 suele ser más rentable
Disponibilidad típica	Común	Muy común	Común	420 está ampliamente disponible

Al seleccionar el acero inoxidable 420, se deben considerar sus propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y su idoneidad para la soldadura y el mecanizado. Si bien ofrece ventajas en dureza y resistencia al desgaste, sus limitaciones en tenacidad y resistencia a la corrosión deben evaluarse cuidadosamente en función de los requisitos específicos de la aplicación.

En resumen, el acero inoxidable 420 es un material versátil que se destaca en aplicaciones que requieren un equilibrio entre dureza y resistencia moderada a la corrosión. Su importancia histórica y su consolidada posición en el mercado lo convierten en una opción confiable para diversas industrias.