NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022

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.

NICKEL, VOL. VOL. 37, 37, NÚM. NÚM. 1, 1, 2022 2022 22 || NICKEL,

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

NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022 | 3

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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

4 | NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022

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,

8 | NICKEL, VOL. 37, NÚM. 1, 2022

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.

NICKEL, NICKEL,VOL. VOL.37, 37,NÚM. NÚM.1,1,2022 2022 | 11

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

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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

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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”

16 NICKEL, | NICKEL,VOL. VOL.37,37,NÚM. NÚM.1, 1,2022 2022

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”.