Acero inoxidable 309 frente a 310S: resistencia y solidez a la oxidación a altas-temperaturas comparadas

309 vs 310S: descripción general de calificaciones

309 y 310S son aceros inoxidables austeníticos aleados con alto contenido de cromo y níquel específicamente para resistencia al calor. El grado 309 (UNS S30900) es un acero con 22-24 % de cromo y 12-15 % de níquel que se utiliza donde las temperaturas son altas pero generalmente por debajo de los 1100 grados C. El grado 310S (UNS S31008) es la versión baja en carbono del 310, con 24-26 % de cromo y 19-22% níquel; el mayor contenido de aleación forma una incrustación de óxido de cromo más estable y adherente, razón por la cual el 310S está clasificado para servicio continuo a aproximadamente 1150 grados C en atmósferas oxidantes. La familia 309 también incluye el 309S con bajas emisiones de carbono (UNS S30908), y la familia 310 incluye el 310 (UNS S31000) con hasta un 0,25% de carbono. Para servicios continuos a alta temperatura a largo plazo, se prefieren las versiones bajas en carbono porque resisten la precipitación de carburos y la pérdida de ductilidad asociada.

Composición química (ASTM A240)

Elemento	309 (S30900)	309S (S30908)	310S (S31008)
Carbono, % máx.	0.20	0.08	0.08
Silicio, % máx.	1.00	0.75	1.50
Manganeso, % máx.	2.00	2.00	2.00
% de cromo	22.0 - 24.0	22.0 - 24.0	24.0 - 26.0
% de níquel	12.0 - 15.0	12.0 - 15.0	19.0 - 22.0

El fósforo y el azufre están limitados a un máximo de 0,045% y 0,030% respectivamente para los tres grados. Las designaciones europeas comúnmente utilizadas para materiales tipo 309-y tipo 310S son EN 1.4828 (X15CrNiSi20-12) y EN 1.4845 (X8CrNi25-21).

Propiedades mecánicas (recocido)

Propiedad	309 / 309S	310S
Resistencia a la tracción, mín. MPa	515	515
Límite elástico, mín. MPa	205	205
Alargamiento, % mínimo	40	40

A temperatura ambiente, las propiedades mecánicas del 309 y del 310S son similares. La diferencia entre los grados aparece a alta temperatura, donde las versiones con mayor contenido de cromo y níquel del 310S brindan una mejor resistencia a la oxidación, y las versiones con bajo-carbono brindan una mejor ductilidad-a largo plazo.

Límites de resistencia y oxidación a altas temperaturas-

Condición de servicio	309 / 309S	310S
Servicio continuo (atmósfera oxidante)	alrededor de 1050 grados C	alrededor de 1150 grados C
Servicio intermitente	alrededor de 980 grados C	alrededor de 1035 grados C

Estas clasificaciones son una guía práctica para atmósferas oxidantes limpias; en atmósferas reductoras, carburantes o que contienen-azufre, los límites son más bajos. Ambos grados resisten bien el choque térmico y los ciclos térmicos, pero el 310S mantiene una escala protectora más estable durante la exposición-a largo plazo, lo que reduce el desconchado y la pérdida de metal. En el rango de fluencia, ambos grados se comportan como austeníticos estándar: el diseño debe seguir los datos de tensión permisibles del código aplicable y, a las temperaturas más altas, se prefiere el 310S debido a su mejor rendimiento de oxidación.

Guía de selección y fabricación

Seleccione 309 para componentes en servicio moderadamente severo, como tubos radiantes de hornos, retortas y accesorios de tratamiento térmico que funcionan por debajo de aproximadamente 1050 grados C, donde es la opción más económica. Seleccione 310S para las zonas más calientes y críticas, como boquillas de quemadores, tubos de quemadores radiantes, partes internas de calcinadores de alta-temperatura y piezas expuestas al impacto de llamas, condiciones de carburación o atmósferas que contienen azufre-. Como regla general, si la temperatura de funcionamiento continuo supera los 1100 grados C, el valor predeterminado es 310S; entre 950 y 1100 grados C, el 309 puede ser suficiente, pero se debe considerar el 310S cuando se requiere una vida útil prolongada. Ambas aleaciones se endurecen rápidamente, por lo que el conformado requiere más potencia y el mecanizado produce un desgaste más rápido de la herramienta. La soldadura se realiza con metal de aportación de alta-aleación correspondiente y se recomienda un recocido con solución posterior a la soldadura para disolver los carburos secundarios y restaurar la resistencia al calor y a la corrosión. Debido a que la expansión térmica es alta, los ensamblajes deben permitir la expansión y la contracción.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es mejor a altas temperaturas, el 309 o el 310S?

Para resistencia a la oxidación y servicio-a altas temperaturas-a largo plazo, el 310S es mejor: su mayor contenido de cromo y níquel proporciona una escala de óxido más estable y una clasificación de servicio-continuo aproximadamente 100 grados C mayor que el 309.

¿Cuál es la temperatura máxima de servicio de 310S?

En atmósferas oxidantes, el 310S está clasificado para servicio continuo a aproximadamente 1150 grados C y servicio intermitente a aproximadamente 1035 grados C. En atmósferas reductoras, carburantes o que contienen azufre-la temperatura permitida es más baja.

¿Cuál es la diferencia entre 309 y 309S?

La única diferencia especificada es el carbono: el 309 permite un máximo del 0,20%, mientras que el 309S está limitado al 0,08%. El 309S con bajo-carbono se prefiere para el servicio-a largo plazo porque es menos propenso a la precipitación de carburo y a la fragilización.

¿Se pueden soldar 309 y 310S?

Sí, utilizando metal de aportación austenítico de alta-aleación correspondiente. Se recomienda el recocido con solución posterior a la soldadura para restaurar la resistencia a la corrosión y al calor de la zona afectada por el calor-y los procedimientos de bajo aporte de calor limitan el crecimiento del grano.

¿El 309 y el 310S son adecuados para atmósferas de carburación?

Ambos resisten la oxidación pero funcionan mal en atmósferas fuertemente carburantes, donde la absorción de carbono puede causar fragilidad. Para servicios de cementación severos, se requieren aleaciones con mayor-níquel-resistencia al calor.

¿Cuáles son las designaciones equivalentes de 309 y 310S?

309 es UNS S30900 y 309S es UNS S30908, ambos cubiertos por ASTM A240 (placa), A312 (tubería) y A276 (barra). 310S es UNS S31008, con designación europea EN 1.4845 (X8CrNi25-21); El material tipo 309 corresponde a EN 1.4828.