Acero inoxidable 455: propiedades y aplicaciones clave

El acero inoxidable 455, también conocido como Custom 455, es un acero inoxidable martensítico reconocido por su combinación única de alta resistencia, resistencia a la corrosión y buena fabricabilidad. Clasificado principalmente como acero inoxidable martensítico, se caracteriza por su alto contenido de cromo y níquel, que contribuye a sus propiedades generales. Los principales elementos de aleación incluyen cromo (Cr), níquel (Ni) y molibdeno (Mo), cada uno de los cuales desempeña un papel crucial en la definición de las características del acero.

Descripción general completa

El acero inoxidable 455 está diseñado para aplicaciones que requieren alta resistencia y moderada resistencia a la corrosión. Su composición suele incluir entre un 15 % y un 17 % de cromo, entre un 4 % y un 6 % de níquel y entre un 0,5 % y un 1,5 % de molibdeno, lo que mejora sus propiedades mecánicas y su resistencia a la oxidación. Su estructura martensítica permite el tratamiento térmico, lo que le permite alcanzar altos niveles de dureza y resistencia.

Características principales:
- Alta resistencia: ofrece una excelente resistencia a la tracción y al rendimiento, lo que lo hace adecuado para aplicaciones exigentes.
- Resistencia a la corrosión: Proporciona una buena resistencia a diversos entornos corrosivos, aunque no tan alta como los grados austeníticos.
- Fabricabilidad: Se puede mecanizar y soldar fácilmente, aunque se debe tener cuidado para evitar el agrietamiento durante la soldadura.

Ventajas:
- Alta relación resistencia-peso.
- Buena resistencia al desgaste.
- Adecuado para tratamiento térmico para mejorar propiedades.

Limitaciones:
- Resistencia a la corrosión moderada en comparación con los aceros inoxidables austeníticos.
- Susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión en ciertos entornos.

Históricamente, el acero inoxidable 455 se ha utilizado en aplicaciones aeroespaciales, automotrices y médicas debido a sus propiedades favorables. Su posición en el mercado es sólida, especialmente en industrias donde los materiales de alto rendimiento son esenciales.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S45500	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 630
AISI/SAE	455	EE.UU	acero inoxidable martensítico
ASTM	A313	EE.UU	Especificación estándar para alambre
ES	1.4542	Europa	Propiedades similares a AISI 630
JIS	SUS 630	Japón	Pequeñas diferencias de composición

La tabla anterior destaca las diversas normas y designaciones asociadas con el acero inoxidable 455. Cabe destacar que, si bien grados como AISI 630 y EN 1.4542 suelen considerarse equivalentes, pueden presentar sutiles diferencias en su composición que pueden afectar su rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, el contenido de níquel en AISI 630 es ligeramente inferior, lo que puede afectar su tenacidad y resistencia a la corrosión.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
Cr (cromo)	15.0 - 17.0
Ni (níquel)	4.0 - 6.0
Mo (molibdeno)	0,5 - 1,5
C (Carbono)	0,05 - 0,15
Mn (manganeso)	0,5 - 1,0
Si (silicio)	0,5 - 1,0
P (Fósforo)	≤ 0,04
S (Azufre)	≤ 0,03

Los elementos de aleación primarios del acero inoxidable 455 cumplen funciones distintas:
- Cromo: Mejora la resistencia a la corrosión y contribuye a la formación de una capa protectora de óxido.
- Níquel: Mejora la tenacidad y la ductilidad, permitiendo un mejor rendimiento bajo tensión.
- Molibdeno: Aumenta la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas, particularmente en entornos con cloruro.

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	860 - 1030 MPa	125 - 150 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	620 - 800 MPa	90 - 116 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Recocido	Temperatura ambiente	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Recocido	-40°C	30 J	22 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero inoxidable 455 lo hacen especialmente adecuado para aplicaciones con altas cargas mecánicas. Su alta resistencia a la tracción y al rendimiento le permiten soportar tensiones significativas, mientras que su elongación y resistencia al impacto le permiten absorber energía sin fracturarse.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,75 g/cm³	0,28 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1450 - 1500 °C	2642 - 2732 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	25 W/m·K	14,5 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	16,5 x 10⁻⁶/K	9,2 x 10⁻⁶/°F

Las propiedades físicas del acero inoxidable 455, como su densidad y punto de fusión, son cruciales para aplicaciones que requieren un rendimiento a altas temperaturas. Su conductividad térmica es moderada, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la disipación del calor es necesaria, pero no crítica.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10	20-60	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras
Ácido sulfúrico	10-30	20-40	Pobre	No recomendado
Ácido acético	5-20	20-60	Bien	Resistencia moderada
Agua de mar	-	20-30	Justo	Riesgo de corrosión por grietas

El acero inoxidable 455 presenta una buena resistencia a diversos entornos corrosivos, especialmente en condiciones moderadas. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos con alto contenido de cloruro, lo cual es crucial para aplicaciones en zonas marinas o costeras. En comparación con los grados austeníticos como el acero inoxidable 316, que ofrece una resistencia superior a la corrosión, el acero inoxidable 455 es menos favorable en entornos altamente corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	600 °C	1112 °F	Adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
Temperatura máxima de servicio intermitente	650 °C	1202 °F	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	800 °C	1472 °F	Riesgo de oxidación a altas temperaturas
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	500 °C	932 °F	La resistencia a la fluencia disminuye por encima de esta temperatura.

El acero inoxidable 455 mantiene su resistencia y dureza a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que implican exposición al calor. Sin embargo, la exposición prolongada a temperaturas superiores a 600 °C puede provocar oxidación e incrustaciones, lo que puede comprometer su integridad estructural.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER455	Argón	Se recomienda precalentar
MIG	ER308L	Argón/CO2	Se recomienda un tratamiento térmico posterior a la soldadura.
SMAW	E308L	-	Se necesita cuidado para evitar el agrietamiento.

El acero inoxidable 455 se puede soldar mediante diversos métodos, como la soldadura TIG y MIG. Sin embargo, suele recomendarse el precalentamiento para minimizar el riesgo de agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar aún más sus propiedades mecánicas.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero inoxidable 455	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	Requiere herramientas de alta velocidad
Velocidad de corte típica (torneado)	30-50 m/min	60-80 m/min	Utilice refrigerante para evitar el sobrecalentamiento.

La maquinabilidad del acero inoxidable 455 es moderada, lo que requiere una cuidadosa selección de herramientas de corte y velocidades. Se recomiendan herramientas de acero rápido o carburo para obtener resultados óptimos.

Formabilidad

El acero inoxidable 455 presenta una conformabilidad moderada, lo que lo hace adecuado para procesos de conformado en frío y en caliente. Sin embargo, debido a su alta resistencia, se recomiendan radios de curvatura mayores 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	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1-2 horas	Aire o agua	Suaviza, mejora la ductilidad
Endurecimiento	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 minutos	Aceite o aire	Aumento de la dureza y la resistencia
Templado	500 - 600 °C / 932 - 1112 °F	1 hora	Aire	Reducir la fragilidad, mejorar la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico del acero inoxidable 455 afectan significativamente su microestructura y propiedades. El recocido ablanda el material, mientras que el endurecimiento aumenta su resistencia. El revenido es crucial para reducir la fragilidad tras el endurecimiento.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Aeroespacial	Componentes de aeronaves	Alta resistencia, resistencia a la corrosión.	Ligero y duradero
Automotor	Piezas del motor	Alta resistencia, buena maquinabilidad.	Rendimiento y confiabilidad
Médico	instrumentos quirúrgicos	Resistencia a la corrosión, biocompatibilidad.	Seguridad y durabilidad

Otras aplicaciones incluyen:
- Componentes de la industria del petróleo y el gas
- Ferretería marina
- Fijaciones y herrajes

La selección del acero inoxidable 455 para aplicaciones aeroespaciales y automotrices se debe principalmente a su alta relación resistencia-peso, que es esencial para el rendimiento y la eficiencia.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero inoxidable 455	Acero inoxidable AISI 316	Acero inoxidable AISI 420	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Excelente resistencia a la corrosión	Fuerza moderada	El 455 es más fuerte pero menos resistente a la corrosión.
Aspecto clave de la corrosión	Regular en cloruros	Excelente en cloruros	Pobre en cloruros	455 es adecuado para entornos moderados.
Soldabilidad	Moderado	Bien	Justo	455 requiere cuidado para evitar grietas
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Pobre	455 necesita herramientas de alta velocidad
Formabilidad	Moderado	Bien	Justo	El 455 tiene mayor resistencia, lo que limita la formabilidad.
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más bajo	El costo varía según la demanda del mercado.
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Moderado	455 es menos común que 316

Al seleccionar el acero inoxidable 455, se deben considerar sus propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y disponibilidad. Si bien ofrece alta resistencia, podría no ser la mejor opción para entornos altamente corrosivos en comparación con los grados austeníticos. Su costo moderado y disponibilidad lo convierten en una opción viable para diversas aplicaciones, especialmente donde se prioriza la resistencia sobre la resistencia a la corrosión.

En resumen, el acero inoxidable 455 es un material versátil que equilibra la resistencia a la corrosión y la dureza, lo que lo hace ideal para una amplia gama de aplicaciones de ingeniería. Sus propiedades y características de fabricación únicas ofrecen ventajas significativas en entornos exigentes, mientras que una cuidadosa consideración de sus limitaciones es esencial para un rendimiento óptimo.