Acero inoxidable 420B: propiedades y aplicaciones clave

El acero inoxidable 420B es un acero inoxidable martensítico conocido por su alta resistencia y moderada resistencia a la corrosión. Clasificado dentro de la familia martensítica, contiene principalmente cromo como su principal elemento de aleación, lo que contribuye a su resistencia a la corrosión y dureza. Su composición típica incluye aproximadamente entre un 12 % y un 14 % de cromo, junto con carbono (aproximadamente entre un 0,15 % y un 0,25 % de carbono) y cantidades menores de manganeso, silicio y fósforo. Esta composición permite que el 420B alcance un equilibrio entre dureza y tenacidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones.

Descripción general completa

El acero inoxidable 420B se caracteriza por su capacidad de endurecimiento mediante tratamiento térmico, lo que mejora sus propiedades mecánicas. Este acero presenta una excelente resistencia al desgaste y se utiliza a menudo en aplicaciones que requieren alta resistencia y moderada resistencia a la corrosión. Su combinación única de propiedades lo hace especialmente valioso en la fabricación de herramientas de corte, instrumental quirúrgico y diversos componentes industriales.

Ventajas del acero inoxidable 420B:
- Alta Dureza: Alcanza altos niveles de dureza después del tratamiento térmico, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de corte y resistencia al desgaste.
- Resistencia moderada a la corrosión: ofrece una resistencia razonable a la corrosión, particularmente en entornos ligeramente corrosivos.
- Buenas propiedades mecánicas: conserva la resistencia y tenacidad, incluso a temperaturas elevadas.

Limitaciones del acero inoxidable 420B:
- Menor resistencia a la corrosión en comparación con los grados austeníticos: si bien tiene una resistencia a la corrosión decente, no es tan resistente como los aceros inoxidables austeníticos como el 304 o el 316.
- Fragilidad en determinadas condiciones: Puede volverse quebradizo si no se trata térmicamente de forma adecuada o si se somete a condiciones extremas.
- Difícil de soldar: La soldadura puede ser un desafío debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar grietas.

Históricamente, el 420B ha sido fundamental en el desarrollo de aceros inoxidables, especialmente en aplicaciones que requieren una combinación de dureza y resistencia a la corrosión. Su posición en el mercado sigue siendo relevante, especialmente en industrias dedicadas a la fabricación de herramientas y componentes resistentes al desgaste.

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	420B	EE.UU	Pequeñas diferencias de composición con respecto al AISI 420
ASTM	A276	EE.UU	Especificación estándar para barras de acero inoxidable
ES	1.4021	Europa	Equivalente a AISI 420 con ligeras variaciones
JIS	SUS420J2	Japón	Propiedades similares pero con diferente contenido de carbono

La tabla anterior destaca diversas normas y equivalencias para el acero inoxidable 420B. Cabe destacar que, si bien el 420B y el AISI 420 suelen considerarse equivalentes, el contenido específico de carbono puede influir en su rendimiento en las aplicaciones. Por ejemplo, el AISI 420 suele tener un mayor contenido de carbono, lo que puede mejorar la dureza, pero también afectar la ductilidad.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo)	Rango porcentual (%)
Carbono (C)	0,15 - 0,25
Cromo (Cr)	12.0 - 14.0
Manganeso (Mn)	1.0 máximo
Silicio (Si)	1.0 máximo
Fósforo (P)	0,04 máximo
Azufre (S)	0,03 máximo

Los principales elementos de aleación del acero inoxidable 420B incluyen cromo, que mejora la resistencia a la corrosión y la dureza, y carbono, que aumenta 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	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	400 - 600 MPa	58 - 87 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	12 - 20%	12 - 20%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Recocido	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	-	30 J a -20 °C	22 ft-lbf a -4 °F	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero inoxidable 420B lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y resistencia al desgaste. Sus límites de tracción y fluencia indican que puede soportar cargas significativas, mientras que su porcentaje de elongación sugiere una ductilidad razonable, esencial para los procesos de conformado.

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 W/m·K	14,5 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	20 °C	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	20 °C	0,74 µΩ·m	0,0000013 Ω·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	20 - 100 °C	16,5 µm/m·K	9,2 µpulgada/pulgada·°F

La densidad del acero inoxidable 420B indica que es relativamente pesado, algo típico de los aceros martensíticos. Su punto de fusión es significativo para aplicaciones que implican operaciones a alta temperatura. La conductividad térmica y el calor específico sugieren que, si bien puede conducir el calor, no es tan eficiente como otros materiales, lo cual es un factor a considerar en aplicaciones térmicas.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10	20-60 / 68-140	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras
Ácido sulfúrico	10-20	20-40 / 68-104	Pobre	No recomendado
Ácido acético	5-10	20-40 / 68-104	Bien	Resistencia moderada
Atmosférico	-	-	Bien	Funciona bien en aire seco.

El acero inoxidable 420B presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas y ácidos diluidos. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos con cloruros, lo cual puede ser un factor crítico en aplicaciones marinas. En comparación con los grados austeníticos como el 316, que ofrecen una resistencia superior a la corrosión, el 420B puede no ser adecuado para entornos 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	600 °C	1112 °F	Resistencia limitada a la oxidación a altas temperaturas.
Temperatura de escala	700 °C	1292 °F	Riesgo de formación de incrustaciones más allá de esta temperatura

A temperaturas elevadas, el acero inoxidable 420B mantiene su resistencia, pero puede comenzar a perder dureza y tenacidad. La oxidación puede ocurrir a altas temperaturas, lo que requiere una cuidadosa consideración en aplicaciones que impliquen exposición al calor.

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.

Soldar acero inoxidable 420B puede ser complicado debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar grietas. Para mitigar estos problemas, se recomienda el precalentamiento antes de soldar y un tratamiento térmico posterior.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero inoxidable 420B	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	50	100	Maquinabilidad moderada
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	60 metros por minuto	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El acero inoxidable 420B presenta una maquinabilidad moderada, que puede mejorarse con herramientas y velocidades de corte adecuadas. Se recomienda utilizar herramientas de carburo para un mecanizado eficaz.

Formabilidad

El acero inoxidable 420B no es particularmente moldeable debido a su alta resistencia y dureza. El conformado en frío es posible, pero puede requerir una fuerza considerable y debe tenerse cuidado para evitar el agrietamiento. El conformado en caliente es más viable, lo que permite un mejor moldeado sin comprometer la integridad del material.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 horas	Refrigeración por aire	Reducir la dureza, mejorar la ductilidad.
Endurecimiento	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 - 60 minutos	Enfriamiento con aceite	Aumentar la dureza
Templado	200 - 600 / 392 - 1112	1 hora	Refrigeración por aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura y las propiedades del acero inoxidable 420B. El temple aumenta la dureza mediante la transformación martensítica, mientras que el revenido ayuda a reducir la fragilidad, haciéndolo más adecuado para aplicaciones prácticas.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Médico	instrumentos quirúrgicos	Alta dureza, resistencia a la corrosión.	Durabilidad y esterilización
Fabricación	Herramientas de corte	Resistencia al desgaste, fuerza	Longevidad en uso
Automotor	Componentes de la válvula	Alta resistencia, resistencia moderada a la corrosión.	Rendimiento bajo estrés

El acero inoxidable 420B se utiliza comúnmente en el sector médico para instrumental quirúrgico debido a su dureza y capacidad de esterilización. En la industria manufacturera, se prefiere para herramientas de corte donde la resistencia al desgaste es crucial.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero inoxidable 420B	AISI 440C	AISI 316	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Mayor dureza	Menor dureza	440C ofrece una mejor resistencia al desgaste
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia moderada	Pobre	Excelente	316 es mejor para ambientes corrosivos
Soldabilidad	Desafiante	Difícil	Bien	316 es más fácil de soldar
Maquinabilidad	Moderado	Pobre	Bien	316 es más fácil de mecanizar
Formabilidad	Limitado	Limitado	Bien	316 ofrece una mejor formabilidad
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Moderado	El 440C suele ser más caro
Disponibilidad típica	Común	Menos común	Común	316 está ampliamente disponible

Al seleccionar el acero inoxidable 420B, se deben considerar sus propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y características de fabricación. Si bien ofrece un buen equilibrio entre dureza y resistencia a la corrosión, alternativas como el AISI 440C pueden ofrecer una mejor resistencia al desgaste, y el AISI 316 puede ser la opción preferida para aplicaciones en entornos altamente corrosivos. El costo y la disponibilidad también son cruciales en la selección del material, siendo el 420B una opción rentable para muchas aplicaciones.