Aceros resistentes al calor

Definición

El acero resistente al calor es un material que se disponen en donde la temperatura de servicio excede los 650°C hasta alcanzar los 1315°C. Este elemento se destaca principalmente por  incluir una resistencia a la corrosión, resistencia al agrietamiento y/o fatiga térmica, resistencia a creep, por mencionar algunos. 

Por su parte, los aceros resistentes al calor forman una capa de óxido superficial que se adhiere fuertemente al metal base que  se puede eliminar mediante un proceso mecánico. Esta capacidad para soportar elevadas temperaturas le permite al acero ser un elemento esencial en cualquier tipo de industria, puesto que presta el servicio de contenedor.

Aceros resistentes al calor

Normas de aceros resistentes al calor

Los aceros resistentes al calor tienen una certificación por parte de ASME (American Society of Mechanical Engineers), ASTM (American Society of Testing Materials), API (American Petroleum Institute), ANSI (American National Standard Institute) y AISI (American Iron and Steel Institute). Se trata de aceros que se utilizan en el proceso de piroconsolidación que se realiza en Planta de Pellas de SIDOR se usan en su parrilla móvil, barrotes fabricados mediante una aleación de acero inoxidable con base Fe-Cr-Ni de acuerdo a la norma ASTM A297 grado HH.

Aleaciones de acero al calor

Dentro de las aleaciones que se utilizan para mejorar la resistencia a la termo fluencia y a la oxidación a las altas temperaturas son: cromo (Cr), Molibdeno (Mo), Níquel (Ni), Wolframio (W), Niobio (Nb), Vanadio (V), Titanio (Ti), Aluminio (Al) y Silicio (Si). Por su parte, el Cr, Al y Si; se encargan de conformar óxidos refractarios densos y adherentes que son efectivos para aislar la difusión de oxígeno y frenar el desarrollo del proceso de oxidación del material al formar Cr2O3, Al2O3 o SiO2. Las demás aleaciones producen endurecimiento por solución sólida y por dispersión de finos carburos o precipitación de fases intermetálicas.

Entre los aceros termoresistentes se encuentran los aceros inoxidables, superaleaciones, a base de níquel y cobalto.

Acero inoxidables: Esta aleación es a base de hierro y una cantidad de níquel, cromo y otros elementos de aleación para alta temperatura. Este tipo de acero resistente al calor se categoriza  en martensita, austenita, perlítica y aceros resistentes al calor ferríticos de acuerdo con sus requisitos de normalización. Esta aleación se utiliza en las industrias petroquímica, automotriz, de generación de energía e incineración, en las refinerías de petróleo, unidades de craqueo catalítico de fluidos, barras de suspensión, tubos calentadores encendidos. 

Superaleaciones: Este tipo de acero proviene del acero inoxidable austenítico, pero con alto contenido de Ni. Por tanto, se trata de aleaciones a base de Ni (tipo INCONEL serie 600 y 700), base Fe-Ni (tipo INCOLOY serie 800) y base Co (tipo STELLITE) que se utilizan a temperaturas mayores a 540ºC dado a que cuenta con una eficiente resistencia mecánica a elevadas temperaturas. Estas aleaciones se emplean, al igual que los aceros inoxidables endurecibles por precipitación, cuando los requerimientos de resistencia ante la termofluencia y a la corrosión son los más exigentes como en la industria aeroespacial, turbinas de gas y reactores nucleares.

Aleación resistente al calor a base de níquel: Este variante cuenta con la mitad del contenido de níquel, por lo que provee de una alta resistencia a temperaturas elevadas y es una aleación adecuada para trabajarla en temperatura aproximadas de 1000 ℃ o superior. El proceso de la solución sólida y el envejecimiento pueden optimizar la resistencia a la fluencia y la resistencia a la compresión. Por su parte, los turbocompresores utilizan aleaciones a base de níquel para sus palas de turbina, cámaras de combustión e incluso turbocompresores. 

Aleación basada en cobalto: Se trata de una aleación de alta temperatura que se compone del 60% del cobalto, con Cr, Ni y otros elementos que ayudan a mejorar el rendimiento de la resistencia al calor.  Esta aleación basada en cobalto se usa generalmente en piezas o componentes que se encuentran a una alta temperatura de 600 ℃ a 1000 ℃ o estrés complejo de larga duración, como la pala del motor de avión, la turbina y la cámara de combustión del motor aeroespacial, etc. Para obtener un mejor rendimiento de resistencia térmica, se agregan elementos como W, MO, Ti, Al y Co en condiciones generales para garantizar su excelente resistencia térmica y resistencia a la fatiga.

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