Polvo de acero inoxidable AISI 316L es un material muy versátil que se utiliza en diversas industrias por su excelente resistencia a la corrosión, propiedades mecánicas y soldabilidad. En este artículo se ofrece una visión general del polvo de acero inoxidable 316L que abarca sus propiedades, métodos de producción, aplicaciones, proveedores, costes, instalación, funcionamiento y mantenimiento.
Descripción general del polvo de acero inoxidable aisi 316l
El polvo de acero inoxidable 316L es una variación del acero inoxidable de grado 316 que contiene un bajo contenido de carbono para minimizar la precipitación de carburo durante la soldadura. La 'L' denota el menor contenido de carbono en comparación con el acero 316 estándar. La composición se indica a continuación:
Tabla 1: Composición química del polvo de acero inoxidable 316L
| Elemento | Peso % |
|---|---|
| Hierro (Fe) | Saldo |
| Cromo (Cr) | 16-18 |
| Níquel (Ni) | 10-14 |
| Molibdeno (Mo) | 2-3 |
| Manganeso (Mn) | ≤ 2 |
| Silicio (Si) | ≤ 1 |
| Carbono (C) | ≤ 0.03 |
| Fósforo (P) | ≤ 0.045 |
| Azufre (S) | ≤ 0.03 |
| Nitrógeno (N) | ≤ 0.1 |
Los aspectos más destacados del acero inoxidable 316L son:
- Excelente resistencia a la corrosión comparable a la del acero de grado 316
- Mejora de la soldabilidad y reducción de los efectos de sensibilización
- Puede soldarse fácilmente sin precalentamiento
- Resiste la corrosión por picaduras y grietas en entornos difíciles
- Alta resistencia y retención de la dureza a temperaturas elevadas
- Fácil fabricación de diversas piezas mediante pulvimetalurgia
- Estructura austenítica no magnética
El polvo 316L ofrece las mismas ventajas que la aleación 316L a granel en forma de polvo adecuado para la fabricación aditiva o la producción de piezas pulvimetalúrgicas. La fina morfología del polvo permite fabricar componentes con formas complejas sin necesidad de un mecanizado exhaustivo.
Tabla 2: Propiedades físicas del polvo de acero inoxidable 316L
| Propiedades | Unidad | ACERO INOXIDABLE 316L |
|---|---|---|
| Densidad | g/cm3 | 7.9 |
| Punto de fusión | °C | 1375-1400 |
| Conductividad térmica | W/m-K | 16.3 |
| Resistividad eléctrica | μΩ-cm | 72 |
| Módulo de elasticidad | GPa | 193 |
| Relación de Poisson | – | 0.30 |
| Capacidad calorífica específica | J/g-°C | 0.50 |
Métodos de producción de polvo de acero inoxidable aisi 316l
El polvo de acero inoxidable 316L puede producirse mediante los siguientes métodos:
Tabla 3: Métodos de producción del polvo de acero inoxidable 316L
| Método | Descripción | Caracteristicas |
|---|---|---|
| Atomización de gas | Chorro de acero fundido roto en finas gotitas y solidificado rápidamente por gas inerte | Polvo esférico, buena fluidez, gran pureza |
| Atomización del agua | Corriente de acero fundido rota en gotas por un chorro de agua a alta presión | Polvo irregular, alto contenido de oxígeno |
| Atomización por plasma | Chorro de acero fundido atomizado en gotas más finas por antorcha de plasma | Polvo esférico muy fino, composiciones aleadas |
| Aleación mecánica | Polvos elementales/prealeados molidos para obtener la composición de la aleación | Polvo irregular, riesgo de contaminación |
| Electrólisis | Proceso electrolítico acuoso para depositar polvo de aleación | Polvo dendrítico, alta pureza |
| Moldeo por inyección de metales | Polvos finos mezclados con aglutinantes y moldeados por inyección | Control de la forma y el tamaño |
La atomización con gas es preferible para las aplicaciones de fabricación aditiva debido a la morfología esférica y la superficie lisa de los polvos. Los métodos de aleación mecánica y electrólisis permiten producir composiciones de aleación personalizadas. El método de producción de polvo controla características como la forma de las partículas, la distribución de tamaños, la fluidez, la pureza y la microestructura.
Aplicaciones del acero inoxidable aisi 316l en polvo
Algunas de las principales aplicaciones del polvo de acero inoxidable 316L son:
Tabla 4: Aplicaciones del polvo de acero inoxidable 316L
| Industria | Aplicaciones |
|---|---|
| Aeroespacial | Componentes del motor, accesorios, fijaciones, soportes |
| Automotor | Válvulas, pistones, componentes de escape, abrazaderas, muelles |
| Química | Tuberías, recipientes, bombas, válvulas, bridas, accesorios |
| Petróleo y gas | Herramientas de fondo de pozo, collares de perforación, piezas de cabeza de pozo, árboles de navidad |
| Médico y dental | Implantes, instrumentos quirúrgicos, prótesis |
| Procesado de alimentos | Recipientes, tubos, válvulas, accesorios, fijaciones |
| Marina | Ejes de hélice, piezas de motores diésel, equipos de cubierta |
| Fabricación aditiva | Producción de piezas aeroespaciales, de automoción y médicas |
Los principales factores que impulsan el uso de polvo de 316L son la resistencia a la corrosión, la capacidad de soportar una exposición prolongada a ácidos, disolventes, sales o cloruros, la estabilidad a altas temperaturas y la biocompatibilidad para implantes y dispositivos médicos. Los componentes fabricados mediante pulvimetalurgia de 316L también tienen propiedades isotrópicas, a diferencia de las aleaciones forjadas o fundidas.
Especificaciones para polvo de acero inoxidable aisi 316l
El polvo 316L utilizado en diversas aplicaciones debe ajustarse a las especificaciones de material y proceso que se indican a continuación:
Tabla 5: Especificaciones del polvo de acero inoxidable 316L
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Grado de aleación | 316L según ASTM A240 |
| Forma de las partículas | Predominantemente esférico |
| Tamaño de las partículas | 15-45 micras |
| Densidad aparente | > 90% de densidad teórica |
| Densidad del grifo | ≥ 4 g/cm3 |
| Caudal | ≤ 25 s/50 g |
| Contenido en carbono | ≤ 0,03 wt% |
| Contenido en oxígeno | ≤ 0,1 wt% |
| Contenido en nitrógeno | ≤ 0,1 wt% |
| Contenido en hidrógeno | ≤ 0,015 wt% |
| Óxido superficial | Capa pasivante fina |
| Microestructura | Austenítico, granos equiaxiales |
La distribución del tamaño de las partículas depende del método de aplicación previsto, como la fusión de lecho de polvo por láser, el chorro de aglutinante o el moldeo por inyección de metal. Los tamaños de partícula más finos permiten una mayor resolución, pero una menor fluidez.
Consideraciones de diseño para acero inoxidable aisi 316l polvo
A la hora de diseñar componentes a partir de polvo 316L deben tenerse en cuenta varios factores de diseño:
Tabla 6: Consideraciones sobre el diseño de componentes de polvo 316L
| Parámetro | Recomendaciones |
|---|---|
| Grosor de la pared | ≥ 1 mm para AM basado en láser |
| Acabado superficial | Depende del proceso de AM, puede necesitar mecanizado posterior |
| Tolerancias | ± 0,1-0,3% con AM, superior para pulvimetalurgia |
| Orientación | La dirección de construcción puede afectar a las propiedades |
| Admite | Requerido en AM, minimizar voladizos |
| Características del agujero | ≥ 1 mm de diámetro, evitar agujeros ciegos. |
| Canales internos | ≥ 1 mm de anchura, evitar vanos largos sin apoyo. |
| Texto en relieve/grabado | ≥ 1 mm de altura, evitar detalles finos. |
| Esquinas afiladas | Redondo con radio de 1 mm |
El diseño del componente debe tener en cuenta las limitaciones del proceso específico de fabricación aditiva que se vaya a utilizar y facilitar el posprocesamiento, como el prensado isostático en caliente, el tratamiento térmico, el acabado superficial, etc. También deben evaluarse las optimizaciones del diseño, como las celosías, el aligeramiento y las consolidaciones.
Proveedores y costes de acero inoxidable aisi 316l en polvo
Algunos de los principales proveedores mundiales de polvo de acero inoxidable 316L son:
Tabla 7: Proveedores de polvo de acero inoxidable 316L
| Compañía | Ubicación | Métodos de producción |
|---|---|---|
| Sandvik | Suecia | Atomización de gas |
| Tecnología Carpenter | EE.UU. | Atomización de gas |
| Praxair | EE.UU. | Atomización de gas |
| Höganäs | Suecia | Atomización del agua |
| CNPC Polvo | China | Atomización de gas |
Tabla 8: Gama de precios del polvo de acero inoxidable 316L
| Grado de polvo | Tamaño de las partículas | Precios |
|---|---|---|
| 316L | 15-45 micras | $50-$120/kg |
| Plasma atomizado 316L | 15-45 micras | $80-$250/kg |
| Gas atomizado 316L | 5-15 micras | $100-$500/kg |
Los precios varían en función de la distribución granulométrica, el método de producción, los niveles de pureza, el proveedor y el volumen de compra. Los polvos atomizados por plasma y los atomizados con gas más finos tienen precios más altos debido al control preciso de las características del polvo.
Instalación de componentes a base de polvo 316L
El proceso de instalación de componentes basados en polvo 316L depende del proceso de fabricación:
Tabla 9: Métodos de instalación de los componentes de polvo 316L
| Método | Procedimiento de instalación |
|---|---|
| Fabricación aditiva | Post-procesamiento como eliminación de soportes, alivio de tensiones, mecanizado antes de la instalación. |
| Moldeo por inyección de polvo | Desbobinado, sinterizado y acabado antes de la instalación |
| Pulvimetalurgia | Compactación, sinterización, acabado, inspección previa a la instalación |
Los componentes pueden requerir la unión a otras piezas o soldaduras adicionales in situ. La resistencia a la corrosión, los niveles de resistencia y la conformidad del diseño deben verificarse antes de la instalación. Se debe utilizar un diseño de unión adecuado, selladores, sujetadores, juntas y almohadillas de aislamiento según sea necesario. El personal debe seguir los procedimientos de seguridad aplicables para manipular, levantar e instalar piezas metálicas.
Funcionamiento y mantenimiento de piezas 316L
Los componentes de polvo 316L deben funcionar según las especificaciones de diseño para garantizar la fiabilidad del rendimiento:
Tabla 10: Directrices de funcionamiento de los componentes de polvo 316L
| Parámetro | Recomendaciones |
|---|---|
| Temperatura de funcionamiento | Hasta 700°F para un servicio prolongado |
| Presión nominal | ~20.000 psi |
| Cargas | Dentro de los límites de carga de diseño |
| Ciclos térmicos | Evitar condiciones de fatiga térmica excesiva |
| Exposición corrosiva | Evitar la exposición prolongada a cloruros >150°F |
Se aconseja un mantenimiento rutinario:
- Inspeccionar en busca de daños, grietas, desgaste
- Comprobación de fugas, corrosión OD, depósitos
- Probar la integridad mecánica
- Limpiar superficies, eliminar depósitos
- Lubricar las piezas móviles
Puede ser necesaria la sustitución en caso de degradación del polvo, fragilización, fatiga u otros modos de fallo. El personal debe tener precaución al manipular componentes metálicos pulvimetalúrgicos averiados debido a fracturas, escombros u otros peligros.
Cómo seleccionar un proveedor fiable de polvo 316L
Los compradores deben evaluar a los proveedores de polvo 316L en función de los siguientes aspectos:
Tabla 11: Directrices para la selección del proveedor de polvo 316L
| Parámetro | Recomendaciones |
|---|---|
| Capacidad de fabricación de polvo | Capacidad avanzada de atomización de gas o plasma |
| Certificación de polvo | Sistema de calidad ISO 9001, AS9100 |
| Capacidad de ensayo | Tamaño de las partículas, morfología, análisis químico |
| Inventario y plazos de entrega | Disponibilidad de existencias para una entrega rápida |
| Conocimientos técnicos | Conocimientos de metalurgia y producción de polvo |
| Atención al cliente | Asistencia técnica y comercial ágil |
| Precios | Precios competitivos para el grado y la granulometría requeridos |
| Logística | Capacidad de entrega puntual nacional/internacional |
Se debe dar preferencia a los proveedores reputados como Sandvik, Carpenter, Praxair con décadas de experiencia en polvo. El comprador debe evaluar si el proveedor puede suministrar constantemente polvo 316L que cumpla sus especificaciones a un coste razonable.
Ventajas e inconvenientes del polvo de acero inoxidable 316L
Tabla 12: Ventajas y limitaciones del polvo de acero inoxidable 316L
| Ventajas | Limitaciones |
|---|---|
| Excelente resistencia a la corrosión | Caro en comparación con el polvo de acero al carbono |
| Supera el polvo de grado 304 | Menor resistencia que las aleaciones de endurecimiento por precipitación |
| Soldabilidad mejorada respecto al polvo 316 | Sujeto a corrosión por picaduras y grietas |
| Resistencia a la oxidación a altas temperaturas | Requiere postprocesamiento tras la construcción AM |
| Se puede soldar y fabricar fácilmente | Disponibilidad limitada de proveedores y aleaciones |
| Biocompatible para implantes médicos | Baja resistencia a la rotura por fluencia |
| La pulvimetalurgia permite formas complejas | Difícil de cortar y mecanizar en estado endurecido |
| Piezas de forma casi neta de AM | Menor resistencia a la fatiga que el producto forjado |
Para aplicaciones críticas, los compradores deben evaluar si la mayor resistencia a la corrosión, soldabilidad y biocompatibilidad justifican el mayor coste respecto a otros grados de acero inoxidable, acero para herramientas, cobalto o polvos con base de níquel. Se recomienda realizar ensayos de componentes para verificar que las piezas de polvo 316L cumplen los requisitos de diseño.
Polvo de acero inoxidable 316L - Preguntas frecuentes (FAQ)
P: ¿Cuál es la diferencia entre el polvo de acero inoxidable 316 y 316L?
R: El polvo 316L tiene menor contenido de carbono (0,03% máx.) que el polvo 316 (0,08% máx.) para proporcionar una mejor soldabilidad y resistencia a la corrosión.
P: ¿Cuáles son las alternativas al polvo 316L?
R: Las alternativas incluyen 304L, 317L para soldabilidad; 904L, 254SMO, AL-6XN para resistencia a la corrosión; y 17-4PH, 15-5PH para alta resistencia.
P: ¿Qué tamaño de polvo es el mejor para la fusión por láser de polvo 316L?
R: Para la mayoría de las aplicaciones de fusión de lecho de polvo láser se recomienda polvo de 15-45 micras para equilibrar la fluidez y la resolución.
P: ¿Cuáles son las impurezas típicas del polvo de acero inoxidable 316L?
R: Las impurezas pueden incluir oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, azufre, carbono, silicio, manganeso, cromo, níquel, molibdeno, cobre y cobalto.
P: ¿Qué postprocesado es necesario para las piezas de 316L de fabricación aditiva?
R: El postprocesado incluye la eliminación de soportes, el alivio de tensiones, el HIP, el mecanizado, el rectificado, el pulido, la pasivación y las pruebas.
P: ¿Cuáles son las aplicaciones habituales del polvo 316L?
R: Ferretería naval, equipos de procesamiento químico, herramientas para petróleo y gas, implantes médicos, piezas de motores aeroespaciales, equipos de procesamiento de alimentos.
P: ¿El polvo 316L requiere prensado isostático en caliente?
R: El HIP ayuda a mejorar la densificación, reducir la porosidad y mejorar las propiedades mecánicas de las piezas de AM 316L, pero no siempre es obligatorio.
P: ¿El polvo de acero inoxidable 316L es susceptible a la corrosión?
R: El 316L tiene una excelente resistencia a la corrosión, pero sigue siendo susceptible a la corrosión por picaduras y grietas debida a la exposición prolongada a cloruros por encima de 60°C.
P: ¿Cuál es el acabado superficial típico de las piezas fabricadas en 316L AM?
R: Los valores de rugosidad superficial (Ra) de 10-25 micras son habituales en las piezas de AM 316L. El postprocesado puede mejorar este valor <1 micra si es necesario.