Acero Inoxidable SUS431: Composición, Tratamiento Térmico y Aplicaciones

SUS431 es un acero inoxidable martensítico especificado en JIS G4303 para barras, que combina alta resistencia con mejor resistencia a la corrosión y tenacidad que los grados martensíticos de cromo simple. Su característica definitoria es una adición deliberada de níquel: entre un 1,25 y un 2,50 por ciento de níquel estabiliza la austenita durante el tratamiento térmico, produce una transformación martensítica completa al enfriar y refina la capa de óxido pasiva.

Identidad de grado y equivalentes estándar

SUS431 corresponde a UNS S43100, AISI Tipo 431 y EN 1.4057 con la denominación de acero X17CrNi16-2 en las normas europeas. El equivalente chino según GB/T 1220 es 1Cr17Ni2. Tenga en cuenta que EN 1.4542 es un grado diferente: es el acero endurecido por precipitación X5CrNiCuNb16-4, frecuentemente descrito como 17-4 PH, y no sustituye al 431. Las formas del producto están cubiertas por JIS G4303 para barras, ASTM A276 y A479 para barras y perfiles, y ASTM A240 para placas.

Composición química según JIS G4303

Elemento	Contenido (% en peso)
Carbono, máx.	0.20
Silicio, máx.	1.00
Manganeso, máx.	1.00
Fósforo, máx.	0.040
Azufre, máx.	0.030
Cromo	15.00–17.00
Níquel	1.25–2.50
Hierro	Balance

Tratamiento térmico y propiedades mecánicas.

La calidad se suministra recocida para mecanizado y luego templada y revenida para servicio. El recocido se realiza alrededor de 680-700 C con refrigeración por aire. El endurecimiento consiste en austenitizar a 950-1050 C seguido de enfriamiento con aceite, lo que produce martensita con una distorsión aceptable.

Mínimo de enfriamiento-y-templado según JIS G4303:

Propiedad	Valor
Resistencia a la tracción, mín. (MPa)	1080
0,2 % de tensión de prueba, mín. (MPa)	860
Elongación, mín. (%)	10
Energía de impacto, min (J)	39
Dureza, máx. (HB), endurecida y revenida.	302
Dureza, máx. (HB), recocido	285

La temperatura de templado controla el equilibrio entre fuerza-resistencia. Un temperamento bajo alrededor de 200-350 C conserva una resistencia casi máxima; un alto temple alrededor de 600 C restaura la tenacidad y ductilidad con resistencia reducida. Generalmente se evita el templado en el rango intermedio, aproximadamente 400-550 C, porque puede reducir tanto la resistencia a la corrosión como la tenacidad al impacto.

Resistencia a la corrosión y sus límites

El níquel mejora la densidad y la adherencia de la película de óxido, por lo que SUS431 resiste la corrosión atmosférica leve, el agua dulce, la sal de la carretera y los ácidos orgánicos diluidos mejor que los grados martensíticos sin níquel-. No es adecuado para inmersión en agua de mar, cloruros fuertes o ácidos oxidantes. En la condición endurecida, su resistencia a la corrosión es algo menor que en la condición recocida, y las piezas que necesitan el mejor rendimiento contra la corrosión deben templarse a un nivel bajo y pasivarse después del mecanizado.

Soldadura y Fabricación

SUS431 es soldable cuando el componente se suelda antes del endurecimiento final. Precaliente a 150-200 C para evitar el agrietamiento en frío, use relleno austenítico de tipo 431- o 309- cuando la ductilidad sea importante, y temple a 200-300 C después de soldar para aliviar la tensión residual. La soldadura después del tratamiento térmico final ablanda la zona afectada por el calor y debe evitarse en juntas de carga. Para sujetadores aeroespaciales y de seguridad crítica, el examen no destructivo es una práctica estándar después del tratamiento térmico final.

Las aplicaciones típicas incluyen sujetadores y pernos de alta resistencia-, ejes de bombas y vástagos de válvulas, álabes de turbinas, ejes de hélices, husillos de máquinas-herramientas, componentes de suspensión y dirección, y herrajes endurecidos que deben resistir una corrosión leve.

Preguntas frecuentes

¿SUS431 es lo mismo que AISI 431?

Sí. SUS431 es la designación JIS; AISI 431 y UNS S43100 son las designaciones americanas equivalentes para la misma composición.

¿Cuál es la designación europea correcta para 431?

EN 1.4057, con la denominación de acero X17CrNi16-2. La norma EN 1.4542, a veces citada como equivalente, es en realidad el grado de endurecimiento por precipitación X5CrNiCuNb16-4 y no debe utilizarse como sustituto.

¿Se puede utilizar SUS431 en entornos marinos?

Solo en caso de exposición leve, como salpicaduras-de aire costero libre o sal de carretera ocasional. La inmersión continua en agua de mar provoca corrosión por picaduras y grietas; utilice grados 316, dúplex o super-austeníticos para esa tarea.

¿Qué temperatura de templado se debe seleccionar?

Para obtener máxima resistencia, temple a 200-350 C. Para mayor dureza, temple cerca de 600 C y acepte la reducción de resistencia. Evite el rango de 400-550 C, donde la resistencia a la corrosión y la tenacidad al impacto pueden deteriorarse.

¿El SUS431 es magnético?

Sí. Como grado martensítico, es fuertemente magnético en todas las condiciones, lo que resulta útil para la inspección magnética y para aplicaciones que requieren respuesta magnética.

¿Cómo se compara SUS431 con SUS304?

SUS431 ofrece aproximadamente el doble de resistencia a la tracción que el SUS304 recocido, pero menor ductilidad y mucha menor resistencia a la corrosión en cloruros. SUS304 es austenítico, no-magnético y conformable; SUS431 es la elección de ingeniería cuando dominan la resistencia al desgaste y la resistencia al desgaste y el entorno es templado.