R E V I S T A
NICKEL
L A RE V IS TA DEDIC A DA A L NÍQUEL Y SUS A PLIC ACIONES NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022
Cuando la resistencia importa Códigos de construcción para edificios y estructuras seguros
Cables de acero inoxidable para entornos difíciles
Nuevo puente San Giorgio más resistente, más seguro
CHATTANOOGA BOILER & TANK COMPANY
ESTUDIO DE CASO 24 METRO DE WASHINGTON El Metrorail de la Autoridad de Tránsito del Área Metropolitana de Washington (WMATA) da servicio a más de 600.000 clientes al día y es el segundo más transitado de Estados Unidos, con 91 estaciones en Virginia, Maryland y el Distrito de Columbia. Como parte de un programa de mantenimiento para sustituir las escaleras mecánicas Los elementos portantes de la marquesina son secciones estructurales rectangulares y huecas fabricadas con acero inoxidable austenítico del tipo 316L, que contiene un 10% de níquel.
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existentes en toda la red, se están instalando llamativas estructuras de cubierta de acero inoxidable sobre las entradas descubiertas del metro para proteger las escaleras mecánicas exteriores de la lluvia, la nieve y la sal durante las inclemencias del tiempo, mejorando la fiabilidad de las escaleras mecánicas y la comodidad de los pasajeros. Las elegantes marquesinas, que
que se ensamblan en el taller de
proporcionan una entrada inmediata-
fabricación, se transporta por carretera
mente reconocible al sistema ferroviario
a la obra y luego se atornilla rápidamen-
del metro, incorporan acero inoxidable
te durante los cierres nocturnos para
y vidrio en un diseño que recuerda a los
minimizar la interrupción de las
icónicos techos abovedados y artesona-
operaciones del metro. El diseño se
dos de las estaciones de metro. Cada
modifica para adaptarse a las caracterís-
marquesina incluye un sistema de
ticas únicas de cada emplazamiento.
acristalamiento que se apoya en un
El tipo 316L (UNS S31603) es ideal para
marco de acero inoxidable en forma de
las estructuras de los centros de
toroide con vigas principales situadas
transporte por su excelente resistencia a
directamente sobre los parapetos en
la corrosión, sus escasos requisitos de
puntales diagonales. El diseño modular,
mantenimiento y su atractivo acabado
con grandes secciones de la cubierta
superficial.
EDITORIAL: SOBRE LA RESISTENCIA DEL NÍQUEL
La resistencia es vital, porque cuando falta la resistencia ocurren cosas malas. Es uno de los atributos clave que el níquel aporta a los materiales.
“La resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin que se produzcan fallos o deformaciones”. El níquel proporciona una útil combinación de resistencia, ductilidad y tenacidad. Esto es esencial en aplicaciones de alta resistencia, como los trenes de aterrizaje de los aviones, que deben soportar repetidos choques. En este caso, el níquel en el acero martensítico desempeña un papel fundamental para prevenir la fatiga y evitar fallos NICOLE KINSMAN
catastróficos. El níquel en el acero inoxidable mejora la resistencia a la corrosión y permite que las soldaduras sean resistentes, dúctiles y fuertes, lo que, a su vez, garantiza que el acero inoxidable pueda utilizarse en estructuras robustas y duraderas. Estructuras como el nuevo puente de San Giorgio en Italia. Diseñado por Renzo Piano, el uso de refuerzos de acero inoxidable garantiza la resistencia mecánica y a la corrosión. El refuerzo es fundamental para garantizar la durabilidad del puente, que se construyó tras el catastrófico fracaso de su predecesor. El acero inoxidable se ha utilizado eficazmente en edificios emblemáticos durante más de un siglo. Pero sólo ahora se han publicado códigos de diseño específicos para el acero inoxidable. Éstos son necesarios porque las propiedades del acero inoxidable difieren de las del acero al carbono. La nueva norma de diseño del Instituto Americano de la Construcción en Acero ofrece especificaciones de diseño fáciles de usar y económicas para ayudar a los diseñadores e ingenieros estructurales a utilizar el acero inoxidable de forma fácil y eficaz en proyectos de estructuras resistentes.
En el muro cortina de acero inoxidable del edificio Poly de China se utilizaron cables y varillas del tipo 316 (UNS S31600) con accesorios y brazos de soporte del tipo 2205 (S32205).
Y el acero inoxidable es también una metáfora de la fuerza. El escultor español Jordi Díez afirma que la singularidad del acero inoxidable dota a sus obras de fuerza y expresividad. Estos atributos se personifican a la perfección en su reciente escultura de la leyenda del tenis Rafael Nadal exhibiendo uno de sus puntos fuertes: su característico golpe de derecha con la mano izquierda. Clare Richardson Editora, Nickel
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Estudio de caso n.º 24 Metro de Washington Editorial Sobre la resistencia del níquel Actualidades de Nickel
NICKEL
Códigos de construcción Edificios seguros, estructuras seguras Puente de San Giorgio Más resistente, más seguro Cables de níquel Resistencia en condiciones difíciles Conexiones críticas Fijaciones fuertes Acero martensítico Alta resistencia y tenacidad Aleaciones de níquel Ferrium
Una aleación superelástica que resiste el calor
Preguntas y respuestas técnicas Aleaciones de acero estructural Nuevas publicaciones Michael Orry Pearce 1934-2022 Detalles UNS
CITY UNIVERSITY OF HONG KONG
02
ACTUALIDADES
ÍNDICE
Estatua de Rafael Nadal Un monumento a la fuerza humana
La revista Nickel es una publicación del Nickel Institute www.nickelinstitute.org Dr. Hudson Bates, Presidente Clare Richardson, Editora communications@nickelinstitute.org Colaboradores: Nancy Baddoo, Gary Coates, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Benoît Van Hecke, Odette Ziezold Diseño: Constructive Communications El material aquí contenido ha sido preparado para información general del lector y no deberá utilizarse ni tomarse como base para aplicaciones específicas sin antes obtener asesoramiento. Aunque se considera que el material es técnicamente correcto, el Nickel Institute, sus miembros, su personal y sus consultores no afirman ni garantizan que sea adecuado para cualquier uso general o específico, ni aceptan ningún tipo de obligación o responsabilidad respecto a la información aquí contenida. ISSN 0829-8351 Impreso en papel reciclado en Canadá por Hayes Print Group Portada: Shutterstock ©Harry Steele Créditos de imágenes de Stock: pág. 3 iStock©Phantom1311 pág 9. iStock©Luca Reina Mafaraci, iStock©Mara Duchetti pág.10 iStock©BIHAIBO, iStock©trekandshoot pág. 12 iStock©Babayev pág. 13 iStock©Dmitrii Guldin
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Investigadores de la City University of Hong Kong (City U) y otros colaboradores han descubierto elasticidad una aleación superelástica, la primera de su clase, que conserva su elasticidad incluso después de ser calentada a 1000 K (726.85 °C) o más. El profesor Yang Yong y su equipo descubrieron que Co25Ni25(HfTiZr)50, o “la aleación Elvinar de alta entropía”, conserva su módulo de elasticidad cuando se expone a un rango muy amplio de temperaturas. Esto significa que la rigidez de la aleación permanece invariable a la temperatura. Esta propiedad es beneficiosa para los dispositivos que se espera que sufran cambios drásticos de temperatura. “Sabemos que la temperatura oscila entre 122 y -232 °C en la superficie de la luna. Esta aleación se mantendrá fuerte e intacta en un entorno extremo, por lo que encajaría muy bien en los futuros cronómetros mecánicos que funcionen dentro de una amplia gama de temperaturas durante las misiones espaciales”, dijo el profesor Yang. El trabajo se publicó en la revista Nature.
Innovación magnética Por primera vez en el mundo, Denso Corporation ha conseguido sintetizar artificialmente polvo magnético de superredes de hierro y níquel, que tiene
Detector no tóxico
propiedades magnéticas debido a la disposición de los átomos de hierro y níquel. Su fuerte magnetismo es equivalente o superior al de los imanes de neodimio. Para mejorar la competitividad de sus componentes clave para los vehículos eléctricos, la empresa planea aplicar este imán menos costoso y de alto rendimiento a los motores pequeños ya dentro cinco años, y en el futuro a los motores de propulsión. El fabricante mundial ADAPTADO DE NANO LETTERS 2021, DOI: 10.1021/ACS.NANOLETT.1C02336
de componentes de automoción ha iniciado la producción en serie, mientras que Aisin, que forma parte del Grupo Toyota, establecerá un sistema de suministro mundial de unidades eléctricas y otros productos para 2025.
A toda máquina La empresa surcoreana SK On ha desarrollado con éxito una batería NCM9, una primicia mundial al comercializar un nivel de contenido de níquel del 90%. NCM (níquel, cobalto y manganeso) identifica los tres materiales principales del cátodo de la batería, mientras que el número 9 indica la proporción de níquel. El alto contenido de níquel de esta innovación galardonada se traduce en una mayor energía y un mejor rendimiento de la batería, un reto que exigió a la empresa desarrollar una tecnología avanzada para garantizar la seguridad del producto final. Probada e instalada en la F-150 Lightning de Ford, la primera versión eléctrica de la legendaria camioneta de Ford, está lista para salir al mercado. Con casi 200 000 vehículos reservados antes del lanzamiento, todas las miradas estarán puestas en el alto rendimiento y la resistencia continuos de este modelo.
Cuando S. Chang, S. Ren y sus colegas quisieron crear marcos metálicosorgánicos (MOF, pos sus siglas en inglés) sin metales pesados para un detector de rayos X flexible y un generador de imágenes, buscaron en el níquel una solución innovadora. Tradicionalmente, los detectores de radiación han contenido metales restringidos, como el plomo y el cadmio. Los investigadores mezclaron una solución de sal de cloruro de níquel y DABDT, un agente reductor de disulfuro. El equipo intercaló el MOF, en el que el níquel unía las moléculas de DABDT, entre electrodos de película de oro sobre una superficie de plástico
© 2022 FORD MOTOR COMPANY
flexible, utilizando hilos de cobre para transmitir la corriente. Colocando una letra “H” de aluminio sobre el detector, lo irradiaron con rayos X, midiendo una salida de corriente mucho menor debajo de la H. Los investigadores dicen que su La batería NCM9 de SK On ganó los premios a la innovación del CES 2022 en dos categorías: “Entretenimiento y seguridad en el vehículo”, y “Tecnologías integradas”.
dispositivo de prueba de concepto es un avance prometedor para la próxima generación de detección de radiación.
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CÓDIGOS DE CONSTRUCCIÓN ESTABLECIMIENTO DE NORMAS ESTRICTAS PARA EL ACERO INOXIDABLE ESTRUCTURAL El fallo repentino de un edificio o un puente es, afortunadamente, un acontecimiento poco frecuente, gracias en gran medida a las normas internacionales o nacionales: las estructuras se diseñan de acuerdo con una norma de diseño, utilizando productos que se ajustan a una norma de producto y se fabrican utilizando técnicas y con un nivel de calidad definido en una norma de construcción. Las normas de diseño de edificios y
Esta era la situación en EE. UU. hasta el
construcciones codifican las mejores
año pasado para el diseño de acero
prácticas, métodos y requisitos técnicos
inoxidable estructural: no había ninguna
para crear un entorno construido seguro
especificación de diseño de acero
y sostenible para la comunidad. Las
inoxidable para las secciones estructura-
normas se elaboran mediante un proceso
les principales, que son la mayoría del
de consenso. En esencia, son la sabiduría
mercado, como las secciones soldadas,
destilada de personas con experiencia en
laminadas en caliente o huecas. En
su materia: productores de materiales,
consecuencia, para los ingenieros y sus
fabricantes, diseñadores, investigadores,
clientes era mucho más fácil, barato y
asociaciones comerciales, usuarios o
rápido utilizar otros aceros, aluminio,
reguladores. ANSI/AISC 370: es la primera especificación de diseño estadounidense para el acero inoxidable estructural. Se publicó en 2021.
Los requisitos de las normas de diseño suelen ser compromisos muy reñidos entre la economía y la facilidad de uso. También es importante que las normas de diseño sean exhaustivas y cubran la gama de estructuras, materiales y escenarios de carga que se encuentran con frecuencia, y que no sean excesivamente conservadoras, dando lugar a un diseño excesivo y al desperdicio de valiosos recursos finitos.
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madera, PRFV y hormigón, que cuentan con normas estructurales y aceptación de códigos. Esta situación supuso un importante obstáculo para el crecimiento del mercado del acero inoxidable y su amplia aceptación. Las normas de diseño estructural elaboradas por el Instituto Americano de Construcción en Acero (AISC), o las especificaciones estrechamente relacionadas, se utilizan en toda América del Norte y del Sur, así como en Oriente Medio y también para cerca del 30% de
En ausencia de una norma, hay que
los proyectos en China. En 2018, diez años
obtener de las autoridades de construc-
después de que la industria del acero
ción pertinentes excepciones al código
inoxidable iniciara las conversaciones
que consumen tiempo y dinero, lo que a
con ellos, el AISC anunció finalmente su
menudo no pueden justificar los ocupa-
intención de preparar una norma de
dos diseñadores.
diseño ANSI (siglas en inglés del Instituto
completa para el acero inoxidable
tiempo para los diseños de acero
estructural.
inoxidable estructural y amplíe el
Los trabajos comenzaron con la creación
potencial del mercado mundial de los
del Comité sobre Acero Inoxidable
aceros inoxidables austeníticos y dúplex
Estructural del AISC, que incluía a
que contienen níquel.
fabricantes de acero inoxidable y
Los beneficios de este trabajo normativo
expertos en soldadura, metalúrgicos,
no se limitan a los edificios y estructuras
diseñadores y académicos. El Instituto de
relacionadas: se espera que estas reglas
la Construcción en Acero del Reino Unido
de diseño de acero inoxidable se
desempeñó un papel destacado en la
referencien en la norma ANSI/AISC N690,
redacción de las nuevas normas de
Especificación para estructuras de acero
diseño. Éstas se basaron en la importante
relacionadas con la seguridad para
investigación estructural realizada por
instalaciones nucleares, que se utiliza en
universidades de todo el mundo en los
todo el mundo, y que actualmente no
últimos 30 años aproximadamente, y ya
ofrece ninguna información de diseño
se habían utilizado como base para
estructural de acero inoxidable. Además,
desarrollar las normas del Eurocódigo de
se está empezando a trabajar bajo los
acero inoxidable estructural.
auspicios de la AASHTO (American
Tres años después, se publicó la nueva
Association of State Highway and
norma de diseño ANSI/AISC 370-21
Transportation Officials) para modificar
Especificación para edificios de acero
las normas de la ANSI/AISC 370 de modo
inoxidable estructural. Se espera que la
que puedan utilizarse para el diseño de
disponibilidad de esta especificación de
puentes de acero inoxidable dúplex para
diseño actualizada, fácil de usar y
carreteras, peatones y ferrocarriles en los
económica elimine importantes
Estados Unidos.
ESTRUCTURAS INOXIDABLES
obstáculos existentes desde hace mucho
Vigas y canales en forma de I de acero inoxidable austenítico soldados por láser
Se utilizó una estructura de soporte de acero inoxidable para el sistema de refrigeración pasiva en la estructura de contención de la central nuclear de Vogtle (Unidades 3 y 4) en el condado de Burke, Georgia, Estados Unidos. La torre tiene 9.1 m (30 ft) de altura y 3.4 m (11 ft) de lado, y está hecha de acero inoxidable dúplex UNS S32101.
PREMIER INDUSTRIAL/WESTINGHOUSE
Nacional Americano de Normalización)
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EL NUEVO PUENTE DE SAN GIORGIO MÁS RESISTENTE Y DURADERO Tras el colapso del Puente Morandi de Génova en agosto de 2018, un informe independiente señaló el mal mantenimiento y los fallos en el diseño y la construcción del puente como las causas probables del accidente mortal. La corrosión de los cables en la parte superior del tirante sur de una de las torres fue citada como la principal culpable. También se dijo que las inspecciones periódicas eran insuficientes para conocer el
CENTRO INOX
estado efectivo de degradación de los cables.
El uso combinado de acero al carbono y acero inoxidable, en contacto entre sí cuando se sumergen en el hormigón, no conlleva un mayor riesgo de corrosión.
La concientización sobre la robustez y
Reforzado donde se necesita
durabilidad del diseño de los puentes ha
El acero inoxidable actúa como protec-
aumentado desde la época de Morandi.
ción contra la corrosión y el agrietamien-
El nuevo puente de San Giorgio (su
to o desconchado de los elementos de la
sucesor) en Génova fue diseñado por
estructura más expuestos a los agentes
Renzo Piano e inaugurado en 2020. A
atmosféricos; de hecho, en condiciones
diferencia del diseño atirantado del
ambientales muy agresivas, como las
puente original, utiliza refuerzos de acero
estructuras marinas y portuarias, es
inoxidable, que no sólo garantizan la
necesario utilizar materiales con las
resistencia mecánica, sino también la
características adecuadas. En ausencia
resistencia a la corrosión.
de acero inoxidable, los agentes externos
El acero inoxidable se especificó en las zonas más críticas en la fase de diseño.
provocaría un aumento de su volumen, haciendo que el hormigón se agriete con
refuerzo de acero inoxidable para la zona
el tiempo y que la estructura se deteriore
de los puentes peatonales, y se colocaron
aún más.
situadas más cerca del núcleo del tablero
CENTRO INOX
armadura de acero al carbono, lo que
Por ejemplo, se eligieron barras de
junto a las barras de refuerzo de acero,
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desencadenarían la corrosión de la
El refuerzo de acero inoxidable del tipo 304L (UNS S30403)/1.4307 de diferentes
del puente. Cuando se sumerge en el
diámetros se colocó en las superficies
hormigón, el uso combinado de acero al
exteriores de la estructura de hormigón,
carbono y acero inoxidable, en contacto
en las secciones de la estructura que
entre sí como muestra la imagen, no
tienen una cubierta de hormigón más fina
supone un mayor riesgo de corrosión del
y están más expuestas a la corrosión.
acero al carbono.
Cuando la exposición no es un problema
(como en la mayor parte del hormigón),
esta proporción también es beneficioso
las barras de refuerzo de acero al
para el costo total de propiedad de los
carbono garantizan la integridad
proyectos de infraestructura.
estructural del hormigón.
Al enfrentarse a los retos de los duros
Valor a largo plazo El puente de San Giorgio cuenta con 9000 t de barras de refuerzo de acero al carbono y otras 250 t de barras de
entornos marinos, el acero inoxidable proporciona un importante ahorro global en los costos de mantenimiento de los puentes, demostrando ser la solución más económica a largo plazo. Otras ventajas
refuerzo de acero inoxidable. Esta
importantes en entornos marinos son la
proporción de (solo) el 3% es típica del
mayor resistencia mecánica, la alta
rango del 1 al 5% que caracteriza a los
ductilidad y la excelente capacidad de
proyectos de hormigón armado expues-
absorción de energía durante los eventos
tos a condiciones corrosivas. Observar
sísmicos.
El elegante puente de San Giorgio, que se muestra terminado (arriba) y en construcción (izquierda), utiliza unas 250 t de barras de refuerzo de acero inoxidable de tipo 304L solo en las zonas críticas.
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CABLES DE ACERO INOXIDABLE RESISTENTE A LAS CONDICIONES MÁS DURAS
Los cables de acero inoxidable se utilizan en muchos sectores, como el del petróleo y el gas, la construcción, la arquitectura, la automoción, la pulpa y el papel o el procesamiento de alimentos y textiles.
Cuando se trata de elevar grandes pesos y desafiar la gravedad, es fundamental contar con el equipo adecuado. Los resistentes cables metálicos desempeñan un papel cotidiano en la eficiencia y la seguridad de la industria de la construcción, las operaciones en alta mar, las plataformas de perforación de yacimientos petrolíferos, la arquitectura y las aplicaciones de automoción, por nombrar algunas. El término “wire rope” (cable metálico) se utiliza a menudo indistintamente por “wire cable” (también cable metálico). Sin embargo, en general, “wire rope” se refiere a diámetros superiores a 3/8 de pulgada (9.5 mm). Los tamaños inferiores a éste se designan como “wire cable”. La industria se divide en acero inoxidable y acero al carbono galvanizado. En comparación con el acero al carbono galvanizado, los cables de acero inoxidable son más duraderos y resistentes a la corrosión en condiciones duras, como los entornos marinos y de agua salada. El tipo 304 (UNS S30400), que contiene níquel, es el grado de acero inoxidable más utilizado en los distintos tipos de cables metálicos. Tiene aproximadamente la misma resistencia que el cable de acero galvanizado, pero es mucho más resistente a la corrosión. Para entornos muy corrosivos, el cable de acero
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inoxidable de tipo 316 (S31600) tiene una resistencia aún mayor a la corrosión por picaduras y a los ácidos. Útil para aplicaciones marinas, también funciona bien en industrias en las que predominan los productos químicos, como la de la pulpa y el papel, la de procesamiento de alimentos y la textil. Los cables de acero inoxidable también pueden utilizarse a temperaturas de hasta 480 °C (900 °F). Las condiciones ambientales, los límites de carga de trabajo y la resistencia a la tracción son factores que influyen en la elección del cable de acero inoxidable adecuado para cada proyecto. Desde las plataformas petrolíferas hasta las barreras de los puentes, pasando por los parques infantiles y los yates, el cable de acero inoxidable es un material resistente que ofrece una solución práctica y robusta, además de contribuir a la estética del diseño.
CONEXIONES CRÍTICAS VENTAJAS DE LOS PERNOS MÁS RESISTENTES Los fallos de los pernos, debidos a la sobrecarga, la fatiga o la corrosión, pueden ser muy costosos; especialmente cuando requieren la interrupción de operaciones clave mientras se realizan las reparaciones.
Imprescindible para aplicaciones exigentes Las fijaciones de acero inoxidable se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones industriales exigentes en las que las fijaciones de acero al carbono serían sencillamente inadecuadas, como el tratamiento del agua, la energía eólica, los procesos químicos, las aplicaciones marinas y también para los equipos submarinos. Están disponibles en una gama de aleaciones y condiciones que ofrecen diferentes fortalezas, niveles de resistencia a la corrosión y también la capacidad de funcionar a temperaturas altas y bajas. Además de ser esenciales para conectar elementos de acero inoxidable, los pernos de acero inoxidable también son adecuados para
conectar elementos de acero galvanizado y aluminio. Por ejemplo, se utilizan para conectar los elementos estructurales de los helipuertos de aluminio en plataformas marítimas. Ventajas económicas a largo plazo Aunque son más caras que sus equivalentes de acero al carbono, el ahorro derivado de una larga vida útil con un bajo mantenimiento puede compensar fácilmente los costos iniciales en aplicaciones exigentes. Por ejemplo, en 2019 se utilizaron unas 6000 fijaciones de acero inoxidable dúplex y superdúplex para construir un puente de acero inoxidable y un revestimiento integral para reforzar un antiguo túnel de alcantarillado victoriano en Londres, Reino Unido. Debido a los trastornos causados por el proyecto y a las dificultades de accesibilidad, era esencial una solución de bajo mantenimiento con una vida útil de 120 años. Además, la estructura debía ser muy compacta y soportar grandes cargas. Los pernos de acero inoxidable dúplex de alta resistencia, que suelen contener entre un 5 y un 7% de níquel, fueron la elección obvia. La utilización de la alta resistencia del acero inoxidable dúplex también permitió reducir el tamaño de las conexiones, lo que supuso un ahorro de materiales y de costos, y mejoró la capacidad de construcción en la obra, con beneficios para la salud y la seguridad debido a la reducción de la manipulación de materiales.
Conexión de arriostramiento en una marquesina de acero inoxidable en el aeropuerto de Oporto, Portugal
NANCY BADDOO
Los elementos de fijación se presentan en una gran variedad de aleaciones de acero, por lo que es importante conocer las características específicas de la aplicación para garantizar que se selecciona el acero correcto para el uso previsto, a fin de evitar fallos. Además de las cargas que deben soportar, hay que tener en cuenta la accesibilidad de la conexión, el entorno (temperatura, exposición al agua, corrosividad) y los materiales que se van a unir. La reutilización y el proceso de instalación también son consideraciones importantes. Para garantizar una vida útil sin problemas y un bajo costo del ciclo de vida, es esencial seleccionar el grado y las propiedades adecuadas para la aplicación.
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ACERO MARTENSÍTICO ALTA RESISTENCIA Y TENACIDAD La demanda de aceros de alta resistencia a la tracción con buenas propiedades de elongación llevó a C. Bieber, de la International Nickel Company (INCO), a desarrollar a finales de la década de 1950 los aceros martensíticos. El término “maraging” (“martensítico” en inglés) es una combinación de las palabras “martensita” y “aging” (“envejecimiento”). Se trata de una clase de aceros de bajo carbono con una microestructura martensítica que se refuerza mediante un proceso de tratamiento térmico (envejecimiento). Esto da lugar a la precipitación de diversas partículas intermetálicas dentro de la microestructura martensítica. Existen diversas variantes, pero el elemento de aleación principal es ~18% de níquel y los elementos de aleación secundarios son cobalto, molibdeno, titanio y aluminio. Esta familia se conoce como aceros martensíticos 18Ni. También existe una familia de aceros martensíticos sin cobalto que son más baratos, pero no tan resistentes. A continuación se muestran las calidades más comunes de los aceros martensíticos 18Ni, con su composición típica y sus propiedades mecánicas envejecidas. Se identifican con un número que indica la resistencia a la tracción aproximada en miles de libras por pulgada cuadrada. Debido al bajo contenido de carbono, los aceros martensíticos tienen una buena
La elevada relación resistenciapeso de los aceros martensíticos los convierte en la mejor opción para los trenes de aterrizaje de las aeronaves.
maquinabilidad. Cuando se somete a un tratamiento térmico, la aleación sufre muy pocos cambios dimensionales, por lo que a menudo se mecaniza cerca de sus dimensiones finales antes del tratamiento térmico. La alta resistencia, la tenacidad y la buena ductilidad del acero martensítico se utilizan en las siguientes aplicaciones: • Carcasas de motores de misiles y cohetes que son más delgadas que cuando se fabrican con aceros de menor resistencia • Aeronaves: componentes del tren de aterrizaje, ejes de alto rendimiento, engranajes y elementos de fijación • Actividades recreativas: marcos de bicicleta, cabezas de palos de golf, palas de esgrima • Deportes de motor: cigüeñales, engranajes, componentes de chasis, barras de torsión Encontrará más información en nuestra nueva publicación Aceros martensíticos – Una revisión de las aleaciones comerciales y sus propiedades.
Aceros martensíticos - Elementos de aleación significativos y propiedades mecánicas - Estado de envejecimiento Límite elástico MPa (ksi)
Alarg. %
Impacto de muesca Charpy J(ft-lb)
Dureza HRc
Grado
N.º UNS
Ni
Co
Mo
Ti
Al
Fe
Resistencia a la tracción MPa (ksi)
C-200
K92820
17.019.0
8.09.0
3.03.5
0.150.25
0.050.15
bal.
1448 (210)
1413 (205)
12
1448 (210)
1413 (205)
C-250
K92890
17.019.0
7.08.5
4.65.1
0.300.50
0.050.15
bal.
1793 (260)
1758 (255)
11
27 (20)
48-52
C-300
K93120
18.019.0
8.09.5
4.65.2
0.550.80
0.050.15
bal.
2035 (295)
2000 (290)
11
23 (17)
50-55
C-350
K93540
18.019.0
11.512.5
4.65.2
1.251.50
0.050.15
bal.
2413 (350)
2344 (340)
7
11 (8)
55-60
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LA BÚSQUEDA DE NUEVAS ALEACIONES ÚTILES Históricamente, el desarrollo de nuevas aleaciones metálicas era un proceso de prueba y error costoso, ineficaz y que requería mucho tiempo. Los conocimientos metalúrgicos se utilizaban para formular nuevas composiciones de aleación y determinar los procedimientos de conformación y tratamiento térmico en un intento de conseguir mejores propiedades en relación con las aleaciones establecidas. Se fundían y probaban una serie de calores de prueba para afinar las propiedades. Hace aproximadamente dos décadas, se
aeroespaciales y otras aplicaciones en las
desarrolló la ingeniería de materiales
que normalmente se utiliza el AISI 4340.
computacional integrada (ICME) para
Ferrium S53 tiene propiedades mecáni-
pasar de la experimentación física a la
cas comparables a las de estas aleacio-
simulación virtual. Questek Innovations
nes, pero con la ventaja añadida de la
ha aplicado esta metodología para
resistencia a la corrosión atmosférica,
desarrollar varias aleaciones
que elimina la necesidad de un recubri-
que contienen níquel con propiedades
miento de cadmio.
mejoradas.
Otro desarrollo es el Ferrium C64, que
Ferrium levanta el vuelo
contiene níquel y es una alternativa a los
Questek desarrolló Ferrium S53, un acero
aceros para engranajes de alto rendimien-
con contenido de níquel, de alta resisten-
to, como el AISI 9310. Ofrece una
cia al uso y a la corrosión. Fue el primer
resistencia ultra alta y una gran tenacidad
material diseñado por ICME que recibió
a la fractura, combinadas con una
las calificaciones de la Especificación de
excelente resistencia a la fatiga y al calor.
Materiales Aeroespaciales (AMS) y del
Se utiliza en aplicaciones aeroespaciales
Desarrollo y Normalización de las
y de automoción críticas, como los
Propiedades de los Materiales Metálicos
engranajes de transmisión de helicópte-
El Ferrium 64 que contiene níquel, con una resistencia ultra alta y una gran tenacidad a la fractura, encuentra aplicación en los engranajes de transmisión.
ros y coches de carreras, así como en
(MMPDS) y que voló como tren de
aplicaciones energéticas.
aterrizaje crítico para la seguridad del avión de entrenamiento T-38 de la
La metodología ICME permite un
Fuerza Aérea estadounidense. Ferrium
desarrollo más rápido de las multialeacio-
S53 es un acero de muy alta resistencia
nes que contienen níquel para aplicacio-
para aplicaciones estructurales
nes críticas.
Composición típica
UNS
C
Cr
Ni
Co
Mo
W
V
Si
Mn
Cu
Fe
Ferrium S53
S10500
0.21
10.0
5.5
14.0
2.0
1.0
0.30
-
-
-
bal.
Ferrium C64
K92731
0.11
3.5
7.5
16.3
1.75
0.2
0.02
-
bal.
4340
G43400
0.40
0.8
1.8
-
0.25
-
-
0.2
0.7
-
bal.
9310
G93106
0.10
1.2
3.2
-
0.11
-
-
0.2
0.55
-
bal.
NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022 | 13
Pregúntele a un experto Preguntas más frecuentes de la Línea de asesoramiento técnico del Nickel Institute
NICKEL
REVISTA DIGITAL
El ingeniero Geir Moe es el coordinador del Servicio de Consultas Técnicas en el Nickel Institute. Junto con otros especialistas en materiales de todo el mundo, Geir ayuda a los usuarios finales y a los especificadores de materiales que contienen níquel que buscan asistencia técnica. El equipo está disponible para brindar asesoramiento técnico gratuito sobre una amplia gama de aplicaciones como el acero inoxidable, las aleaciones de níquel y el niquelado para permitir el uso del níquel con confianza. https://inquiries.nickelinstitute.org/
P R
P: Estoy fabricando un componente utilizando una aleación de acero
estructural y pintándolo. Me gustaría utilizar acero inoxidable, pero el 304L y el 316L no son tan resistentes, por lo que la chapa necesaria tendría que ser más gruesa, y eso hace que la versión inoxidable sea
muy cara. ¿Existen otras aleaciones inoxidables más adecuadas? R: Los tipos 304/304L (S30400/S30403)
microestructura de austenita y ferrita.
y 316/316L (S31600/S31603) son aceros
Estos aceros inoxidables dúplex poseen
inoxidables austeníticos que contienen
un límite elástico mínimo que duplica
níquel y que, en estado recocido, sólo
el de los tipos 304/304L y 316/316L.
tienen un límite elástico mínimo de 30
Estos aceros inoxidables dúplex se han
ksi (205 MPa). Mientras que los aceros
utilizado en muchas construcciones de
estructurales al carbono y los de baja
puentes de todo el mundo en lugares de
aleación de alta resistencia pueden
montaña, urbanos y marítimos.
tener un límite elástico mínimo que
En la siguiente tabla se muestran tres
puede oscilar entre 36 (250) y 50 ksi
grados dúplex en comparación con dos
(345 MPa).
grados de acero.
Existe una familia de aceros inoxida-
Puede encontrarse información
bles que contienen níquel, conocidos
adicional sobre los aceros inoxidables
como dúplex, que poseen una microes-
dúplex en la publicación del Nickel
tructura compuesta por cantidades
Institute Guía práctica para el uso de los
aproximadamente iguales de
aceros inoxidables dúplex (10044).
WWW.NICKELINSTITUTE.ORG
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Nombre común
SÍGANOS en Twitter @NickelInstitute
Composición típica, % C
Cr
14 | NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022
Mo
Mn
N
P.F.
R.T.
AL%
S32101
0.02
21
1.5
0.4
5
0.22
65450
94650
30
2304
S32304
0.02
23
4
0.3
2
0.14
58400
87600
25
2205
S32205
0.02
22
5
3.0
1.5
0.18
65450
95655
25
CONÉCTESE en LinkedIn: visite la página del Nickel Institute VEA videos sobre el níquel en el canal del Nickel Institute en YouTube www.youtube.com/user/NickelInstitute
Ni
Dúplex
LEA la revista digital Nickel en varios idiomas. www.nickelinstitute.org/library/ CONSULTE LOS NÚMEROS ANTERIORES de la revista Nickel, desde julio de 2009, en nuestra hemeroteca digital. www.nickelinstitute.org/library/
UNS
Propiedades de tracción ksi (MPa) min.
Acero al carbono ASTM A36
0.20
-
-
-
1.0
-
36250
58400
23
ASTM A572 Gr 50
0.20
-
-
S
1.0
-
50345
65450
21
Michael Orry Pearce 1934-2022 Michael Pearce falleció a los 88 años el 7
en 1957, completando su maestría en
de enero de 2022. Tuvo una larga carrera
1958. Sus antiguos colegas le tienen en
en Falconbridge Nickel Mines y desempe-
gran estima. Era muy ético, siempre
ñó un papel clave en la creación del
respetuoso y siempre cortés, con la
Nickel Institute en 1984 como Director
capacidad de sacar lo mejor de los
Ejecutivo, y posteriormente como
demás. Se le recuerda por ser un profesio-
Presidente de 1996 a 2000. Fue el
nal consumado, así como un mentor y
responsable de la creación de una
líder reflexivo. El actual presidente del
conciencia internacional y de la afiliación
Nickel Institute, el Dr. Hudson Bates, dijo:
a la organización, donde se le conocía
“La visión de Michael Pearce para el
cariñosamente como M.O.P. Michael era
Instituto de la industria del níquel en 1984
ingeniero metalúrgico y se graduó en
ayudó a crear el proyecto en el que el
ingeniería por la Universidad de Toronto
Nickel Institute opera hoy”.
Nuevas publicaciones Aceros inoxidables austeníticos al
publicación informativa sobre las
cromo-níquel: propiedades de
fundiciones de Ni-Hard. Las fundiciones
ingeniería a temperaturas elevadas
Ni-Hard son conocidas por su extrema
(2980) es una reimpresión de la publicación original de INCO. Proporciona las propiedades de los materiales para los aceros inoxidables austeníticos comunes hasta 1080 °C (2000 °F).
resistencia a la abrasión y se utilizan en aplicaciones como la minería, la energía, el cemento, el dragado y la industria del acero.
Propiedades y aplicaciones de las
Son referencias valiosas para ingenieros,
aleaciones de Ni-Hard (11017) es la
diseñadores y usuarios finales. Descargar
segunda edición actualizada de esta
de www.nickelinstitute.org
DETALLES UNS UNS
Composición química (en porcentaje del peso) de las aleaciones y los aceros inoxidables mencionados en este número de la revista Nickel.
C
Cr
Cu
Fe
Mn
Mo
N
Ni
P
S
Si
S30400 pág. 10, 14
0.08 máx.
18.020.0
-
bal.
2.00 máx.
-
-
8.010.5
0.045 máx.
0.030 máx.
1.00 máx.
S30403 págs. 8,9, 14
0.03 máx.
18.020.0
-
bal.
2.00 máx.
-
-
8.012.0
0.045 máx.
0.030 máx.
1.00 máx.
S31600 págs. 3, 10, 14
0.08 máx.
16.018.0
-
bal.
2.00 máx.
2.003.00
-
10.014.0
0.045 máx.
0.030 máx.
1.00 máx.
S31603 pág. 14,16
0.030 máx.
16.018.0
-
bal.
2.00 máx.
2.003.00
-
10.014.0
0.045 máx.
0.030 máx.
1.00 máx.
S32205 pág. 3
0.030 máx.
22.023.0
-
bal.
2.00 máx.
3.003.50
0.140.20
4.506.50
0.030 máx.
0.020 máx.
1.00 máx.
NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022 | 15
XAVIER PLADELLORENS
UN MONUMENTO A LA FUERZA HUMANA Con un récord de 21 títulos individuales masculinos de Grand Slam en tenis, el mayor de la historia, Rafael Nadal sabe cómo brillar, tanto en las pistas como fuera de ellas.
Dice Nadal: “La estatua es espectacular. Es una estatua limpia y moderna y estoy muy satisfecho. Es realmente difícil construir una estatua con ese material y que sea tan real como lo es ésta”
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Inaugurada en Roland Garros en 2021, una estatua brillante captura a Nadal realizando su característico golpe de derecha con la mano izquierda. Está construida íntegramente en acero inoxidable de tipo 316L (UNS S31603) que contiene níquel. Con una altura de 3 m, 4.89 m de ancho y 2 m de profundidad, rinde homenaje al tenista español, que ha ganado 13 títulos en las pistas de tierra batida de París, donde consiguió su primera victoria en 2005. El escultor Jordi Díez es conocido por jugar con los límites del arte figurativo. Mirando más allá de lo tradicional y estudiando nuevas técnicas, llegó a amar el trabajo con acero inoxidable.
“Como material no tiene límites. Me ayuda a expresar la energía interior de la persona que represento. Quería representar a Rafael como una síntesis de todos sus atributos, que reduje a uno: la fuerza. Esta escultura es, de hecho, un monumento a la fuerza humana”. Levantándose a las 6:30 de la mañana y trabajando jornadas de 10 a 12 horas, tardó casi ocho meses en terminar la escultura. “El acero inoxidable tiene unas cualidades especiales que respeto. Es incoloro. Es muy ligero. Cuando trabajas con él tienes la sensación de escapar de la realidad. Luego está ese momento mágico en el que terminas la obra y te sorprende. Eso me da fuerza”.