Acero inoxidable 304H vs 304L: diferencias en composición, propiedades y aplicaciones

¿Qué son los aceros inoxidables 304H y 304L?

Tanto el 304H (UNS S30409) como el 304L (UNS S30403) son aceros inoxidables austeníticos derivados del clásico 18-8 grado 304 (UNS S30400). Comparten la misma base de cromo-níquel, con 18,0-20,0 % de cromo y 8,0-10,5 % de níquel, pero difieren en un parámetro decisivo: el control de carbono. Según ASTM A240, los dos grados se especifican como placa, lámina y tira; en forma de tubería y tubo, aparecen como TP304H y TP304L según ASTM A312, y como tubos de caldera y intercambiador de calor según ASTM A213.

304H es la versión de 304 para alta temperatura controlada con carbono-controlada-. En lugar de un máximo simple, el carbono se especifica dentro de un rango de 0,04% a 0,10%, lo que garantiza el nivel mínimo de carbono necesario para desarrollar resistencia a la rotura por fluencia-por encima de aproximadamente 500 grados . 304L; por el contrario, limita el carbono al 0,030% para que los carburos de cromo no precipiten en límites de grano durante la soldadura, protegiendo la zona afectada por el calor-de la corrosión intergranular. En resumen, se selecciona 304H por su resistencia al calor; Se selecciona 304L por su soldabilidad y resistencia a la corrosión.

Comparación de composición química

La siguiente tabla enumera los límites de composición de ambos grados según lo especificado en ASTM A240 (valores en porcentaje en peso).

Elemento	304H (UNS S30409)	304L (UNS S30403)
Carbono (C)	0.04 - 0.10	Menor o igual a 0,030
Manganeso (Mn)	Menor o igual a 2,00	Menor o igual a 2,00
Fósforo (P)	Menor o igual a 0,045	Menor o igual a 0,045
Azufre (S)	Menor o igual a 0,030	Menor o igual a 0,030
Silicio (Si)	Menor o igual a 0,75	Menor o igual a 0,75
Cromo (Cr)	18.0 - 20.0	18.0 - 20.0
Níquel (Ni)	8.0 - 10.5	8.0 - 12.0
Nitrógeno (N)	Menor o igual a 0,10	Menor o igual a 0,10

Propiedades mecánicas en estado recocido

A temperatura ambiente, la diferencia de resistencia entre los dos grados es modesta, como lo muestran los valores mínimos para placas en ASTM A240.

Propiedad	304H (UNS S30409)	304L (UNS S30403)
Resistencia a la tracción, mín. (MPa)	515	485
Límite elástico 0,2%, mín. (MPa)	205	170
Elongación en 50 mm, min (%)	40	40

La diferencia real aparece por encima de aproximadamente 500 grados. El diseño de equipos de presión-a temperatura elevada se basa en propiedades-dependientes del tiempo, como la resistencia a la fluencia y a la ruptura, y éstas requieren un contenido mínimo de carbono. Es por eso que el 304H se especifica para cabezales, tubos de sobrecalentador y recalentador, tuberías calientes y componentes de hornos, mientras que el 304L normalmente no se usa para servicio caliente con carga-más allá de aproximadamente 425 grados.

Soldabilidad y resistencia a la corrosión.

304L es el grado preferido cuando se sueldan secciones gruesas sin tratamiento térmico posterior-a la soldadura. Su máximo de 0,030 % de carbono mantiene la zona afectada por el calor-prácticamente libre de precipitación de carburo de cromo, por lo que la resistencia a la corrosión de la unión se mantiene cerca de la del metal base.. 304H se suelda de manera aceptable, pero cuando el componente soldado también debe resistir medios corrosivos, normalmente se requiere un recocido con solución posterior a la soldadura a 1010-1120 grados seguido de un enfriamiento rápido, o un enfriamiento bajo en carbono. El relleno se utiliza para compensar la recogida de carbón en la zona de soldadura.

En servicio acuoso, ambos grados se comportan como el estándar 304: resisten la corrosión atmosférica, el agua dulce y muchos medios orgánicos y ligeramente oxidantes, y ambos pueden picarse en ambientes ricos en cloruro-. Cuando los cloruros son significativos, los grados que contienen molibdeno-como 316L (UNS S31603) son la opción normal, no 304H o 304L.

¿Cómo seleccionar: 304H o 304L?

Elija 304H cuando el componente esté diseñado para un servicio continuo de temperatura elevada-- tuberías de sobrecalentador y recalentador, cabezales de caldera y piezas de horno - y el diseño se base en la resistencia a temperatura dependiente del tiempo-. Elija 304L cuando la soldadura domine la fabricación, cuando la pieza se encuentre con medios corrosivos después de soldar sin un recocido de solución completa, o cuando la temperatura máxima de servicio se mantenga por debajo de aproximadamente 425 grados. En la práctica, los dos grados se piden como productos distintos: tubería TP304H o TP304L según ASTM A312, tubos 304H o 304L según ASTM A213 y placa UNS S30409 o UNS S30403 según ASTM A240.

Preguntas frecuentes

¿Es 304H lo mismo que 304?

No. 304H es una versión controlada-de carbono de 304 con carbono especificado en el rango de 0,04-0,10 % para garantizar una resistencia a temperaturas elevadas-. El estándar 304 tiene un máximo de carbono de 0,08 % y ningún mínimo, por lo que sus propiedades de rotura por fluencia no están aseguradas.

¿Se puede utilizar 304L a alta temperatura?

Para el servicio de soporte de carga, el 304L normalmente se limita a aproximadamente 425 grados porque su bajo contenido de carbono reduce la resistencia a la fluencia. Se selecciona por motivos de soldadura y corrosión, no por su resistencia al calor.

¿Qué grado resiste mejor la corrosión intergranular después de soldar?

304L. El máximo de 0,030 % de carbono minimiza la precipitación de carburo en la zona afectada por el calor-, por lo que es la opción estándar cuando no se puede realizar el recocido posterior a la soldadura.

¿Cuál es la temperatura de recocido en solución para estos grados?

Ambos normalmente se recocen en solución a 1010-1120 grados seguido de un enfriamiento rápido, que mantiene los carburos en solución y restaura la resistencia a la corrosión.

¿Son magnéticos el 304H y el 304L?

Ambos son austeníticos y esencialmente no-magnéticos en estado recocido. Puede aparecer un ligero magnetismo después del trabajo en frío debido a la martensita inducida por la tensión-, lo cual es normal en la familia 18-8.

¿Qué calidad se debe utilizar para un tanque de procesamiento de alimentos-soldado?

Para equipos soldados en contacto con alimentos-donde el recocido posterior-a la soldadura no es práctico, el 304L es la opción habitual debido a su superior resistencia a la corrosión en la zona-de soldadura. Para aplicaciones de contacto con alimentos-, también se debe confirmar el cumplimiento de GB 4806.9-2016.