Inconel vs Acero inoxidable: Comparación técnica completa

Para condiciones de funcionamiento que exigen una resistencia excepcional a altas temperaturas, resistencia a la fluencia y resistencia superior a la corrosión agresiva (especialmente cloruros, agua de mar y entornos oxidantes/de alta temperatura), Inconel (superaleaciones a base de níquel) es la elección correcta a pesar de su mayor coste inicial; para aplicaciones estructurales generales, arquitectónicas, alimentarias y muchos casos de servicio marino o químico en los que el coste, la conformabilidad y la soldabilidad son decisivos, los aceros inoxidables (aleaciones de hierro-cromo-níquel, por ejemplo, 304/316) siguen siendo la mejor opción. Elija en función de la temperatura de servicio, el mecanismo de corrosión, las cargas mecánicas y el coste total de la vida útil, más que por marca o instinto.

Fundamentos metalúrgicos

Diferencia fundamental

• Inconel es un nombre de familia registrado para superaleaciones a base de níquel-cromo (Ni-Cr)A menudo con adiciones de Mo, Nb (columbio), Ti, Al y otros elementos que estabilizan una microestructura resistente a altas temperaturas. Aleaciones comunes: Inconel 625 (sólido-solución reforzada) y Inconel 718 (endurecible por precipitación).

• Aceros inoxidables son aleaciones a base de hierro con ≥10,5% de cromo (Cr) para formar una película pasiva de óxido; muchos contienen níquel (Ni) para estabilizar la fase austenítica (por ejemplo, 304, 316). Abarcan las familias ferrítica, austenítica, martensítica y dúplex.

Consecuencias de la microestructura

• Las aleaciones a base de níquel conservan la resistencia y la tenacidad a temperaturas elevadas porque la matriz de Ni y las adiciones de aleación resisten la difusión y el reblandecimiento; ciertas aleaciones (718) forman precipitados γ′/γ″ que aumentan drásticamente el límite elástico tras el envejecimiento.

• Los aceros inoxidables austeníticos se basan en la matriz de hierro cúbico centrado en la cara estabilizada por Ni; son dúctiles y resistentes a la corrosión a temperaturas ambiente y moderadas, pero se ablandan y pierden resistencia a la fluencia más rápidamente que las superaleaciones de níquel a temperaturas de servicio elevadas.

Composición química

La siguiente tabla muestra composiciones simplificadas y típicas para grados representativos. (Utilice las hojas de datos del fabricante y las especificaciones de compra para la adquisición; las composiciones varían según la especificación y el productor).

(Fuentes: boletines técnicos de los fabricantes y fichas técnicas de las aleaciones).

Propiedades mecánicas y comportamiento térmico

Resistencia y tenacidad a temperatura ambiente

• Muchas aleaciones de Inconel tienen mayores límites elásticos y de tracción que los aceros inoxidables austeníticos comunes a temperatura ambiente. Por ejemplo, Inconel 625 y 718 tienen rangos de fluencia/tracción más altos y mayor resistencia a la fatiga que 304/316.

Comportamiento a temperaturas elevadas (diferencia crucial)

• Resistencia a la fluencia y a la rotura: Las aleaciones de Inconel (especialmente los grados endurecidos por precipitación como el 718) mantienen una resistencia a la fluencia mucho mayor hasta varios cientos de °C (y en algunas aleaciones hasta 700-1000 °C) en comparación con los aceros inoxidables, que empiezan a perder capacidad de carga por encima de ~400-600 °C dependiendo del grado.

• Estabilidad térmica: Las aleaciones base níquel resisten el crecimiento de grano y mantienen la vida a fatiga bajo ciclos térmicos mejor que los grados inoxidables comunes.

Ejemplo de propiedades mecánicas (simplificadas)

Grados equivalentes de Inconel

ESTÁNDAR	WERKSTOFF NR.	UNS	GOST	AFNOR	JIS	BS	ES	O
Inconel 600	2.4816	N06600	МНЖМц 28-2,5-1,5	NC15FE11M	NCF 600	NA 13	NiCr15Fe	ЭИ868
Inconel 601	2.4851	N06601	XH60BT	NC23FeA	NCF 601	NA 49	NiCr23Fe	ЭИ868
Inconel 617	2.4663	N06617
Inconel 625	2.4856	N06625	ХН75МБТЮ	NC22DNB4M	NCF 625	NA 21	NiCr22Mo9Nb	ЭИ602
Inconel 690	2.4642	N06690
Inconel 718	2.4668	N07718
Inconel 725	-	N07725
Inconel X-750	2.4669	N07750

Punto de fusión, densidad y resistencia a la tracción del Inconel

	Densidad	Punto de fusión	Resistencia a la tracción	Límite elástico (0,2%Offset)	Alargamiento
600	8,47 g/cm3	1413 °C (2580 °F)	Psi - 95.000 , MPa - 655	Psi - 45.000 , MPa - 310	40 %
601	8,1 g/cm3	1411 °C (2571 °F)	Psi - 80.000 , MPa - 550	Psi - 30.000 , MPa - 205	30 %
617	8,3 g/cm³	1363°C	≥ 485 MPa	≥ 275 MPa	25 %
625	8,4 g/cm3	1350 °C (2460 °F)	Psi - 135.000 , MPa - 930	Psi - 75.000 , MPa - 517	42.5 %
690	8,3 g/cm³	1363°C	≥ 485 MPa	≥ 275 MPa	25 %
718	8,2 g/cm3	1350 °C (2460 °F)	Psi - 135.000 , MPa - 930	Psi - 70.000 , MPa - 482	45 %
725	8,31 g/cm3	1271°C-1343 °C	1137 MPa	827 MPa	20 %
X-750	8,28 g/cm3	1430°C	1267 MPa	868 MPa	25 %

Acero inoxidable

Grados equivalentes de acero inoxidable

ESTÁNDAR	WERKSTOFF NR.	UNS	JIS	BS	GOST	AFNOR	ES
SS 304	1.4301	S30400	SUS 304	304S31	08Х18Н10	Z7CN18-09	X5CrNi18-10
SS 304L	1.4306/1.4307	S30403	SUS 304L	304S11	03Х18Н11	Z3CN18-10	X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11
SS 310	1.4845	S31000	-	-	-	-	-
SS 310S	1.4845	S31008	SUS310S	-	20Ch23N18	-	X8CrNi25-21
SS 316	1.4401 / 1.4436	S31600	SUS 316	316S31 / 316S33	-	Z7CND17-11-02	X5CrNiMo17-12-2 / X3CrNiMo17-13-3
SS 316L	1.4404 / 1.4435	S31603	SUS 316L	316S11 / 316S13	03Ch17N14M3 / 03Ch17N14M2	Z3CND17-11-02 / Z3CND18-14-032	X2CrNiMo17-12-2 / X2CrNiMo18-14-3
SS 317	1.4449	S31700	SUS 317	-	-	-	X6CrNiMo19-13-4
SS 317L	1.4438	S31703	SUS 317L	-	-	-	X2CrNiMo18154
SS 321	1.4541	S32100	SUS 321	-	08Ch18N10T	-	X6CrNiTi18-10
SS 321H	1.4541	S32109	SUS 321H	-	-	-	X6CrNiTi18-10
SS 347	1.4550	S34700	SUS 347	-	08Ch18N12B	-	X6CrNiNb18-10
SS 347H	1.4961	S34709	SUS 347H	-	-	-	X7CrNiNb18-10
SS 446	1.4762	S44600	-	-	-	-	-

Composición de acero inoxidable

Grado	C	Mn	Si	P	S	Cr	Mo	Ni	N
SS 304	0,08 máx.	2 máximo	0,75 máx.	0,040 máx.	0,030 máx.	18 - 20	-	8 - 11	-
SS 304L	0,03 máx.	2 máximo	0,75 máx.	0,045 máx.	0,030 máx.	18 - 20	-	8 - 12	0,10 máx.
SS 310	0,25 máx.	2 máximo	1,50 máx.	0,045 máx.	0,030 máx.	24 - 26	-	19 - 22	-
SS 310S	0,08 máx.	2 máximo	1,50 máx.	0,045 máx.	0,030 máx.	24 - 26	-	19 - 22	-
SS 316	0,08 máx.	2 máximo	0,75 máx.	0,045 máx.	0,030 máx.	16 - 18	2 - 3	10 - 14	0,1 máx.
SS 316L	0,3 máx.	2 máximo	0,75 máx.	0,045 máx.	0,030 máx.	16 - 18	2 - 3	10 - 14	0,10 máx.
SS 317	008 máximo	2 máximo	1 máximo	0,040 máx.	0,03 máx.	18 - 20	3 - 4	11 - 14	0,10 máx.
SS 317L	0,035 máx.	2 máximo	1 máximo	0,040 máx.	0,03 máx.	18 - 20	3 - 4	11 - 15	-
SS 321	0,08 máx.	2 máximo	0,75 máx.	0,045 máx.	0,03 máx.	17 - 19	5xC min 0,60% máx.	9 - 12	0,10 máx.
SS 321H	0,04 - 0,10 máx.	2 máximo	0,75 máx.	0,045 máx.	0,03 máx.	17 - 19	4xC min 0,60% máx.	9 - 12	0,10 máx.
SS 347	0,08 máx.	2 máximo	0,75 máx.	0,045 máx.	0,03 máx.	17 - 20	10xC min 1,00 máx.	9 - 13	62.74
SS 347H	0.04 - 0.10	2 máximo	0,75 máx.	0,045 máx.	0,03 máx.	17 - 20	8xC min 1,00 máx.	9 - 13	62.74
SS 446	0,2 máx.	1,5 máx.	0,75 máx.	0,040 máx.	0,03 máx.	23 - 30	0.10 - 0.25	0,50 máx.	Saldo

Punto de fusión, densidad y resistencia a la tracción del acero inoxidable

Grado	Densidad	Punto de fusión	Resistencia a la tracción	Límite elástico (0,2%Offset)	Alargamiento
SS 304	8,0 g/cm3	1400 °C (2550 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 304L	8,0 g/cm3	1400 °C (2550 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	40 %
SS 310	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 310S	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 316	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 316L	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	40 %
SS 317	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 317L	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 321	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 321H	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	35 %
SS 347	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	40 %
SS 347H	8,0 g/cm3	1454 °C (2650 °F)	Psi - 75000 , MPa - 515	Psi - 30000 , MPa - 205	40 %
SS 446	7,5 g/cm3	1510 °C (2750 °F)	Psi - 75.000 , MPa - 485	Psi - 40.000 , MPa - 275	20 %

Comportamiento de la corrosión: ¿qué ataca a qué?

Ventajas y desventajas del acero inoxidable (304, 316)

• Los aceros inoxidables austeníticos forman una película pasiva de óxido de cromo que les confiere resistencia general a la corrosión atmosférica, a muchos productos químicos y a la exposición moderada al agua de mar (el 316 mejor que el 304 debido al Mo). Sin embargo, son vulnerables a corrosión por picaduras y grietas en ambientes con clorurosy algunas calidades pueden sufrir agrietamiento por corrosión bajo tensión y temperaturas elevadas.

Inconel - envoltura de corrosión más amplia

• Muchas aleaciones a base de níquel tienen excelente resistencia a las picaduras, la corrosión por intersticios, el agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros y la oxidación y carburación a alta temperaturaEl Inconel 625 destaca por su resistencia al agua de mar y al agrietamiento inducido por cloruros, mientras que el 718 equilibra la solidez y la resistencia a la corrosión para servicios severos. En medios agresivos (oxidantes fuertes, entornos con cloruros calientes), el Inconel suele superar a los aceros inoxidables.

Regla práctica

• Si el fluido o el entorno incluye cloruros a temperatura elevada, mezclas ácido/cloruro o sales oxidantes y necesita una larga vida útilprefieren las aleaciones de níquel. Si predominan la economía y la conformabilidad para el servicio a temperatura ambiente/baja, suelen ser suficientes los aceros inoxidables.

Fabricación, soldadura y mecanizado

Moldear y dar forma

• Aceros inoxidables (serie 300) se conforman fácilmente y se trabajan en frío; son tolerantes en la fabricación de chapas y tubos con los procesos de conformado habituales.

• Inconel son más difíciles de conformar en frío y pueden requerir fuerzas más elevadas y ciclos de recocido cuidadosos para evitar el endurecimiento por deformación.

Soldadura y unión

• Muchas aleaciones de Inconel son soldables, pero a menudo requieren tratamientos térmicos controlados antes y después de la soldadura y metales de aportación adecuados (especialmente los grados reforzados por precipitación como el 718 para evitar el agrietamiento o la pérdida de propiedades). La soldadura de acero inoxidable suele ser más sencilla en 304/316, pero en ambos casos puede ser necesario seleccionar el metal de aportación para evitar la sensibilización o el agrietamiento en caliente.

Mecanizado

• Las aleaciones Inconel son más difícil de mecanizar que los aceros inoxidables: se endurecen con el trabajo, tienen baja conductividad térmica y requieren herramientas rígidas, plaquitas recubiertas y velocidades de corte más lentas. Esto aumenta el tiempo y el coste de fabricación. El mecanizado del acero inoxidable tampoco es sencillo, pero las prácticas convencionales están más maduras y suelen ser más baratas.

Normas, grados y notas de contratación

Normas y especificaciones importantes

• Para chapa/hoja/tira de acero inoxidable: ASTM A240 / A240M (especifica los requisitos químicos y mecánicos de muchos tipos de acero inoxidable).

• Para Inconel / aleaciones de níquel: consulte los boletines técnicos del fabricante y las especificaciones ASTM correspondientes a la forma deseada, por ejemplo ASTM B637 cubre ciertas barras/forjas de aleación de níquel y se utiliza habitualmente como referencia para los materiales IN718; las aleaciones individuales también tienen especificaciones AMS, ISO y propias.

Trazabilidad e informes de pruebas

• Para aplicaciones críticas solicite certificados de ensayo de laminación (MTC) según EN 10204 3.1 o 3.2 (o equivalente), informes de dureza, registros de tratamiento térmico y registros de ensayos END/pruebas de presión, cuando proceda.

Coste, disponibilidad y economía del ciclo de vida

Precio de adquisición

• Las aleaciones a base de níquel suelen costar sustancialmente más por kg que los aceros inoxidables comunes, a menudo varias veces (varía según el mercado y la aleación). El sobrecoste inicial puede ser de 2 a 5 veces o más, dependiendo del grado, la forma y la volatilidad del mercado. El Instituto del Níquel y los estudios sobre economía de materiales destacan que las aleaciones de níquel son más caras, pero pueden ahorrar costes durante el ciclo de vida en servicios corrosivos y a altas temperaturas.

Coste del ciclo de vida

• Cuando se contabilizan el mantenimiento, el tiempo de inactividad, la frecuencia de sustitución y los márgenes de seguridad, Inconel puede justificarse económicamente a pesar del coste inicial en el caso de componentes de larga duración o de misión crítica (por ejemplo, turbinas de gas, procesamiento químico, submarinos), porque reduce los fallos y los ciclos de inspección/reparación. El acero inoxidable suele ganar en coste inicial y es ideal cuando las condiciones de funcionamiento siguen siendo moderadas.

Matriz de aplicaciones (casos de uso recomendados)

Consejos de diseño e inspección

• Diseño para inspección: Cuando se utilicen aceros inoxidables en aguas cloruradas, prever inspecciones periódicas de crevice/pitting; utilizar un diseño adecuado para minimizar las zonas estancadas.

• Evitar las trampas galvánicas de metales diferentes sin aislamiento - una aleación de níquel en contacto con determinados aceros puede crear pares galvánicos; téngalo en cuenta en los ensamblajes atornillados y en los ánodos de sacrificio.

• Especificar el tratamiento térmico y el temple para Inconel 718 a fin de garantizar la estructura precipitada (tratamiento en solución + envejecimiento) y el rendimiento a la tracción.

• El acabado de la superficie importa: Las superficies más lisas reducen la susceptibilidad a las picaduras; especificar objetivos Ra para servicio crítico con cloruros.

Cuadros comparativos

Tabla A - Comparación mecánica y de temperatura (representativa)

Tabla B - Resistencia a la corrosión (cualitativa)

Cuadro C - Impacto de los costes de fabricación

Errores comunes y trampas de la contratación pública

1. Comprar "Inconel" genéricamente sin especificar el grado, el tratamiento térmico y la forma - las distintas aleaciones de Inconel se comportan de forma radicalmente diferente (por ejemplo, 625 frente a 718). Especifique siempre el número UNS o la designación patentada y el revenido requerido.

2. Suponiendo que el acero inoxidable sobreviva a una exposición prolongada al cloruro caliente - si es posible la formación de SCC o picaduras por cloruro a temperaturas elevadas, el acero inoxidable puede fallar prematuramente.

3. Sin tener en cuenta la corrosión galvánica al mezclar aleaciones de níquel con aceros de baja aleación en agua de mar: diseñar capas aislantes o utilizar elementos de fijación compatibles.

Preguntas frecuentes

1. P: ¿Es Inconel más resistente que el acero inoxidable?
   R: A temperatura ambiente y, sobre todo, a temperaturas elevadas, muchas aleaciones de Inconel (p. ej., 718, 625) presentan una resistencia a la tracción, al límite elástico y a la fluencia superior a la de los aceros inoxidables comunes (304/316).

2. P: ¿Qué es mejor en agua de mar, el Inconel o el inoxidable 316?
   R: Aunque la 316 funciona bien en muchos entornos marinos, las aleaciones de níquel como la Inconel 625 ofrecen una resistencia superior a las picaduras, la corrosión por intersticios y las grietas por corrosión bajo tensión por cloruros en exposiciones agresivas al agua de mar.

3. P: ¿Se puede soldar fácilmente el Inconel?
   R: Muchos Inconels son soldables, pero algunos grados (718) requieren procedimientos de soldadura específicos y un tratamiento térmico posterior a la soldadura para restaurar las propiedades de endurecimiento por envejecimiento; los costes de soldadura y la cualificación suelen ser superiores a los de los aceros inoxidables.

4. P: ¿Existen aceros inoxidables con propiedades similares al Inconel?
   R: Los aceros inoxidables superausteníticos y dúplex/superdúplex pueden mejorar la resistencia a altas temperaturas y al cloruro, pero rara vez igualan la resistencia combinada a altas temperaturas y a la oxidación de las superaleaciones a base de níquel. Comparar por requisitos de rendimiento.

5. P: ¿Qué es más caro, Inconel o inoxidable?
   R: El Inconel y otras aleaciones a base de níquel suelen ser considerablemente más caras por masa que el acero inoxidable 304/316, a menudo varias veces el precio dependiendo de las condiciones del mercado y de la aleación elegida.

6. P: ¿Qué grado de Inconel es mejor para las fijaciones de alta temperatura?
   R: El Inconel 718 y ciertas aleaciones de níquel endurecidas por precipitación son comunes para elementos de fijación de alta temperatura y alta resistencia, aunque la selección depende de la temperatura de funcionamiento y del entorno. Solicite el cumplimiento de las especificaciones ASTM/AMS para los elementos de fijación.

7. P: ¿Puede utilizarse acero inoxidable en servicios criogénicos?
   R: Algunos aceros inoxidables (304L, 316L, ciertos austeníticos y dúplex) tienen una buena tenacidad criogénica; seleccione aleaciones con un rendimiento probado a bajas temperaturas. Ciertas aleaciones de Inconel también tienen propiedades criogénicas favorables.

8. P: ¿Qué pruebas debo exigir al comprar Inconel?
   R: Exigir certificados de ensayos de laminación (3.1/3.2), ensayos de tracción y dureza, registros de tratamiento térmico y END cuando sea necesario. Para las piezas críticas, especifique la composición química certificada y la trazabilidad.

9. P: ¿Cómo se compara la dilatación térmica?
   R: Las aleaciones de níquel suelen tener coeficientes de dilatación térmica (CTE) distintos de los aceros inoxidables, lo que es importante en montajes expuestos a cambios bruscos de temperatura. Compruebe las hojas de datos y los márgenes de diseño.

10. P: ¿Existen ventajas medioambientales o normativas al elegir el acero inoxidable frente al níquel?
    R: El impacto medioambiental y la reciclabilidad difieren según la aleación y el proceso. Tanto las aleaciones inoxidables como las de níquel son reciclables, pero la energía incorporada y los recursos pueden influir en la selección en proyectos orientados a la sostenibilidad. Considere la evaluación del ciclo de vida si esto es importante.

Cómo elegir: lista de control de decisiones rápidas

1. ¿Superará el servicio 400-500°C bajo carga sostenida? → inclinarse hacia el Inconel/otro Ni-base.

2. Es la picadura por cloruro / SCC un modo de fallo creíble? → considerar Inconel 625 o aleaciones con alto contenido en Ni.

3. Es el presupuesto la principal limitación y las cargas/los tiempos moderados? → Es probable que el acero inoxidable 304/316 sea suficiente.

4. Están limitados los costes de fabricación y mecanizado? → El acero inoxidable suele ser más barato y sencillo.

5. Para tornillería y equipos críticos para la seguridad a altas temperaturas, elija aleaciones con especificaciones ASTM/AMS adecuadas y MTC verificados.

Resumen final

Las aleaciones a base de níquel (familia Inconel) y los aceros inoxidables no son intercambiables: cada familia resuelve un problema de ingeniería diferente. Elija aleaciones de níquel cuando la temperatura, la fluencia y la corrosión agresiva lo exijan y el coste total de propiedad justifique el sobreprecio; elija aceros inoxidables cuando las prioridades sean la economía, la facilidad de fabricación y una buena resistencia general a la corrosión a temperaturas ambiente a moderadas. Especifique siempre el grado exacto, el temple, las normas y los requisitos de ensayo/inspección en los pliegos de condiciones para evitar sorpresas.

Referencias autorizadas

• INCONEL® alloy 625 - Boletín Técnico (Metales Especiales)
• INCONEL® alloy 718 - Boletín Técnico (Metales Especiales)
• Instituto del Níquel - Aleaciones base níquel de alta temperatura y alta resistencia (revisión técnica)
• ASTM A240/A240M - Especificación estándar para chapas, hojas y bandas de acero inoxidable al cromo y al cromo-níquel.