310 Procesos de Mecanizado de Acero Inoxidable: Técnicas de Corte, Doblado y Soldadura

El acero inoxidable tipo 310 (UNS S31000) es un grado austenítico que contiene aproximadamente un 25 % de cromo y un 20 % de níquel. Está especificado para piezas de hornos, accesorios de tratamiento térmico y equipos químicos que funcionan hasta aproximadamente 1050 C en servicio continuo, porque su incrustación estable de óxido de cromo resiste la oxidación a temperatura. Las propiedades que hacen que el 310 sea valioso también dificultan su mecanizado: rápido endurecimiento por trabajo, baja conductividad térmica y alta tenacidad. El éxito de la fabricación depende de comprender estas características en lugar de luchar contra ellas.

Descripción general del material y propiedades especificadas

Según ASTM A240, el tipo 310 (UNS S31000) se especifica con la siguiente composición y valores mecánicos mínimos.

Elemento/Propiedad	Valor especificado
Carbono (C), máx.	0.25%
Manganeso (Mn), máx.	2.00%
Silicio (Si), máx.	1.50%
Fósforo (P), máx.	0.045%
Azufre (S), máx.	0.030%
Cromo (Cr)	24.00-26.00%
Níquel (Ni)	19.00-22.00%
Resistencia a la tracción, mín.	515MPa
0,2% de fuerza de prueba, mín.	205 MPa
Elongación, mín.	40%

La variante baja-de carbono 310S (UNS S31008) restringe el carbono a un máximo de 0,08 % para mejorar la soldabilidad en secciones gruesas. La práctica de mecanizado es idéntica para ambos.

Procesos de corte

Para el corte de placas y barras, los métodos térmicos son estándar. El corte por láser se adapta a secciones delgadas-a-medianas con una ranura estrecha, el corte por plasma maneja placas más gruesas de manera económica y el corte por chorro de agua abrasivo evita por completo las zonas afectadas por el calor-en los bordes que deben permanecer completamente austeníticos. El aserrado y el cizallamiento mecánicos son posibles, pero requieren más potencia que el 304 debido a la alta resistencia y velocidad de endurecimiento por trabajo- de la aleación. Cualquiera que sea el método, la clave es eliminar el material de manera decisiva en una sola pasada: los cortes ligeros y vacilantes endurecen la superficie y causan roce en la herramienta, desgarro de los bordes y un acabado superficial deficiente.

Doblar y formar

310 debe formarse a temperatura ambiente con radios generosos. Un radio de curvatura mínimo práctico es aproximadamente 3 veces el espesor del material, mayor que las 1-2 veces típicas del 304, debido a que la aleación resiste la deformación y se recupera con fuerza, por lo que se debe incorporar un margen de recuperación elástica en las herramientas. Si es necesario el conformado en caliente, el rango recomendado es aproximadamente 980-1150 C seguido del recocido en solución, y se debe evitar el conformado en el rango de temperatura intermedia porque puede reducir la ductilidad y la resistencia a la corrosión. La deformación severa en frío también puede inducir un ligero magnetismo a través de la martensita inducida por deformación, que se elimina mediante recocido en solución.

Técnicas de soldadura

La soldadura por arco de tungsteno con gas, también llamada soldadura por arco de argón, es el método preferido para 310 porque proporciona un control térmico preciso y un metal de soldadura limpio. La soldadura por arco metálico protegido y la soldadura por arco sumergido también se utilizan para secciones más pesadas. Se especifica un metal de aportación compatible, como ER310, para que el depósito de soldadura conserve todo el contenido de aleación. Debido a que el trabajo 310-se endurece y tiene una baja conductividad térmica, el calor se acumula rápidamente: use cordones continuos, entrada de calor moderada y temperatura entre pasadas controlada, y permita que el trabajo se enfríe entre pasadas. Para componentes que funcionarán por encima de aproximadamente 425 C o en medios corrosivos, el recocido con solución posterior a la soldadura a aproximadamente 1066.1121 C con enfriamiento rápido restaura la estructura completamente austenítica, disuelve los carburos secundarios y vuelve a homogeneizar la zona de soldadura.

Parámetros de mecanizado y calidad superficial

Las herramientas afiladas y rígidas son la base de un buen mecanizado 310. Los ángulos de desprendimiento positivos, las velocidades de corte inferiores a las utilizadas para el acero al carbono y el fluido de corte generoso reducen el endurecimiento-que embota las herramientas y degrada las superficies. Las herramientas desafiladas, el avance agresivo y la lubricación insuficiente son las causas habituales de un acabado superficial deficiente, vibraciones y variaciones dimensionales. Para taladrar y roscar, utilice velocidades más lentas y retire la herramienta con frecuencia para limpiar las virutas y permitir el enfriamiento.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué herramientas son adecuadas para cortar acero inoxidable 310?

R: Herramientas afiladas de acero rápido-o de carburo cementado con desprendimiento positivo; el filo debe permanecer afilado para minimizar el endurecimiento por trabajo y la fuerza de corte.

P2: ¿Qué radio de curvatura se requiere para 310?

R: Un mínimo de aproximadamente 3 veces el espesor del material, con margen para la recuperación elástica; El conformado en caliente, cuando se utiliza, debe ir seguido de un recocido en solución.

P3: ¿Qué métodos de soldadura se utilizan comúnmente para 310?

R: Se prefiere la soldadura por arco de tungsteno con gas (soldadura por arco de argón) por la calidad de la soldadura; También se utilizan soldadura por arco metálico protegido y soldadura por arco sumergido, todas con relleno ER310 correspondiente.

P4: ¿El 310 necesita tratamiento térmico posterior-a la soldadura?

R: Para servicio a temperatura elevada o en entornos corrosivos, se recomienda el recocido con solución posterior a la soldadura a aproximadamente 1066-1121 C para aliviar la tensión y restaurar la resistencia a la corrosión y al calor.

P5: ¿Por qué la calidad de la superficie mecanizada es mala?

R: Generalmente debido a herramientas desafiladas, parámetros de corte inadecuados o lubricación insuficiente; La optimización de estos factores restaura la calidad de la superficie.

P6: ¿Es el 310 más difícil de mecanizar que el 304?

R: Sí, debido a un endurecimiento por trabajo más rápido, una menor conductividad térmica y una mayor tenacidad; Se requieren velocidades más lentas y configuraciones rígidas.