Si necesita un material de chapa que combine una excelente resistencia a la corrosión por frotamiento y al desgaste entre metales con un rendimiento superior en cavitación y agua de mar, sin renunciar a la facilidad de fabricación de un inoxidable austenítico, el acero inoxidable austenítico es la solución. Hoja Nitronic 60 (UNS S21800) es uno de los principales candidatos. Suele ofrecer aproximadamente el doble de límite elástico que las calidades comunes de la serie 300, una resistencia notablemente mejor a la corrosión por frotamiento y una mayor resistencia al cloruro y a las picaduras que el tipo 316 en muchas condiciones de servicio, lo que lo hace especialmente adecuado para guarniciones de válvulas, anillos de desgaste de bombas, elementos de fijación y componentes marinos.

¿Qué es Nitronic 60?

Nitronic es el nombre comercial de una familia de aceros inoxidables austeníticos reforzados con nitrógeno desarrollados originalmente por Armco y asociados actualmente a la marca Nitronic. Nitronic 60 (a menudo denominada aleación 218 o UNS S21800) es el grado diseñado específicamente para resistir la corrosión por frotamiento, el desgaste por adherencia y la erosión por cavitación, manteniendo al mismo tiempo una buena resistencia a la corrosión y tenacidad en un amplio intervalo de temperaturas. La adición de nitrógeno aumenta el límite elástico sin depender del endurecimiento por envejecimiento y ayuda a que la aleación permanezca totalmente austenítica después del trabajo en frío.

Composición química

A continuación se muestra una tabla de composición concisa para Nitronic 60 tal y como aparece en las hojas de datos de productos comunes y en la literatura del fabricante. Existen pequeñas variaciones entre proveedores y variantes procesadas de "alta resistencia"; confirme siempre el certificado de análisis del material suministrado.

(Estos valores típicos se resumen a partir de datos de proveedores y boletines de productos).

Nota sobre Nitronic 60 de "alta resistencia": algunos fabricantes ofrecen una versión "HS" trabajada en frío obtenida mediante un tratamiento especial en molino; la composición es similar, pero la resistencia aumenta por deformación plástica en lugar de por tratamiento térmico.

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas varían con la forma y el procesamiento. La tabla siguiente ofrece valores representativos a temperatura ambiente utilizados por los diseñadores; compruebe los certificados de laminación de la chapa que compre.

Los fabricantes suelen afirmar que Nitronic 60 ofrece aproximadamente el doble del límite elástico del Tipo 304/316 en estado recocido, afirmación basada en datos de pruebas comparativas y boletines de productos.

Por qué Nitronic 60 resiste el gripado, el desgaste y la cavitación

Tres características de aleación confieren a Nitronic 60 su especial comportamiento frente al desgaste:

• Alto contenido en silicio y manganeso crean una matriz que reduce la interacción adhesiva en los contactos deslizantes e inhibe la formación de películas de transferencia que desencadenan el gripado.

• Nitrógeno Aumenta la estabilidad de la austenita y refuerza la matriz por disolución, aumentando el límite elástico y el esfuerzo cortante, lo que es fundamental para evitar la soldadura en frío local en contacto por compresión.

• Microestructura austenítica uniforme (retenida tras el trabajo en frío) más la formación de una película pasiva estable ayudan a resistir las micro-picaduras por fatiga que pueden iniciar la erosión por cavitación.

El efecto combinado es una aleación que tiene un comportamiento similar al de algunas aleaciones con base de cobalto en cuanto a resistencia a la cavitación y que supera con creces al acero inoxidable estándar de la serie 300 en las pruebas de desgaste por autoensamblaje, siendo al mismo tiempo mucho más barata y fácil de mecanizar que las aleaciones de cobalto. Por este motivo, Nitronic 60 se recomienda ampliamente para anillos de desgaste de bombas, asientos de válvulas y elementos de fijación en los que existe riesgo de gripado o cavitación.

Comportamiento frente a la corrosión

La resistencia general a la corrosión de Nitronic 60 suele situarse entre el Tipo 304 y el Tipo 316 para muchos medios acuosos. Sin embargo, La resistencia a la corrosión por picaduras, grietas y cloruros suele ser superior a la del 316 porque el silicio y el nitrógeno ayudan a estabilizar la película pasiva y aumentan la resistencia local a la formación de picaduras. Las exposiciones controladas al agua de mar de las que se informa en la documentación del producto muestran que Nitronic 60 presenta una resistencia a las grietas igual o ligeramente superior a la del 316 en pruebas con agua de mar en calma que duran meses. Los diseñadores deben seguir evaluando las condiciones reales de servicio (flujo de agua de mar, bioincrustaciones, oxigenación, temperatura y contaminantes).

Lista de comprobación clave para el uso de la corrosión:

• Para ambientes fuertemente clorados, estancados o con cloruros a alta temperatura, verificar la resistencia a la picadura (PREN) frente a las condiciones de servicio; Nitronic 60 no es un sustituto directo de los super-austeníticos o dúplex en servicio altamente agresivo con cloruros.

• En servicio mixto de desgaste + corrosión (por ejemplo, impulsores de bombas que trabajan con agua de mar), la mayor resistencia al desgaste/desgaste suele retrasar los modos de fallo que normalmente aceleran la corrosión, lo que convierte a Nitronic 60 en la elección práctica.

Fabricación: corte, conformado, soldadura y notas de acabado superficial

Corte y mecanizado: El Nitronic 60 en forma de chapa se mecaniza como otros aceros inoxidables austeníticos, pero su mayor resistencia puede acelerar el desgaste de la herramienta. Utilice herramientas de metal duro adecuadas, avances moderados y fijación rígida. La lubricación y el control de la viruta son importantes.

Formación: La chapa recocida se forma fácilmente. La aleación se endurece con el trabajo, por lo que, siempre que sea posible, la chapa se forma en múltiples pliegues pequeños en lugar de en un único pliegue pronunciado; para estampados complejos, considere la posibilidad de realizar ciclos de recocido entre operaciones.

Soldadura: Nitronic 60 se suelda con procesos convencionales (GTAW/TIG, GMAW/MIG). Las soldaduras autógenas GTA son correctas y se utilizan consumibles de soldadura clasificados para Nitronic 60 o relleno de inoxidable austenítico (por ejemplo, ER218 o AWS ER218) para obtener las mejores propiedades de desgaste del metal de soldadura. El tratamiento térmico posterior a la soldadura no suele ser necesario, excepto cuando lo exige la resistencia a la corrosión (alivio de tensiones en secciones pesadas). El desgaste del metal de soldadura tiende a ser ligeramente inferior al del metal base, por lo que las superficies de desgaste críticas pueden requerir soldadura por deposición con relleno emparejado o recubrimientos postsoldadura.

Acabado superficial: Para las piezas de desgaste, el acabado final de la superficie y la metalurgia de la superficie de contacto son muy importantes. Los acabados pulidos o rectificados disminuyen la fricción y reducen los puntos de inicio del gripado. Cuando se acoplan dos superficies Nitronic 60, el rendimiento es excelente incluso en acabados relativamente rugosos, pero la mejor vida útil suele obtenerse con una cuidadosa planificación de la superficie y consideraciones sobre el lubricante.

Especificaciones estándar y materiales equivalentes

Referencias comunes vinculadas a Nitronic 60:

• Designación UNS: S21800 (comúnmente utilizado en los certificados de materiales).

• Boletines AMS/Fabricantes: Existen hojas de datos AMS 5848 y de producto para las variantes de Nitronic 60 utilizadas en componentes aeroespaciales o de alta integridad.

• Nombre comercial propietario / datos: ARMCO / AK Steel / Cleveland-Cliffs mantienen boletines técnicos sobre las aleaciones de la familia Nitronic.

Equivalentes: No existe una aleación estándar perfecta que se denomine de forma idéntica en todas las listas de especificaciones: Nitronic 60 es un nombre comercial familiar patentado/registrado. Algunos fabricantes utilizan el descriptor "Aleación 218" o indican UNS S21800. Si en un pliego de condiciones se exige una norma estricta, indique UNS S21800 y la fábrica productora o el fabricante autorizado para evitar ambigüedades.

Aplicaciones típicas de las planchas y ejemplos industriales

La chapa Nitronic 60 se elige cuando los contactos por deslizamiento, rozamiento, cavitación o desgaste adhesivo se combinan con la exposición corrosiva o cuando el fallo por rozamiento es inaceptable. Usos representativos:

• Embellecedores de válvulas (vástagos, asientos, guías) - La resistencia al gripado preserva las tolerancias y reduce el riesgo de agarrotamiento.

• Componentes de bombas (anillos de desgaste, impulsores, ejes) - La resistencia a la cavitación y al desgaste erosivo prolonga la vida útil en bombas hidroeléctricas y petroquímicas.

• Fijaciones y tuercas en entornos salobres/marinos donde el gripado es un modo de fallo conocido.

• Energía hidráulica y equipos marinos - pasadores de puente, cojinetes y casquillos en los que haya desgaste/corrosión mixtos.

• Ejes de acoplamiento y guías de deslizamiento en plantas alimentarias, farmacéuticas y químicas donde la rozadura provocaría paradas catastróficas.

Nota breve del caso: los fabricantes de turbinas hidroeléctricas y los OEM de bombas suelen especificar Nitronic 60 para anillos de desgaste y componentes de válvulas porque las pruebas de campo reales combinan el desgaste mecánico y la exposición al agua de mar en las que Nitronic 60 supera a los aceros inoxidables comunes.

Consideraciones de diseño e ingeniería

Algunas reglas pragmáticas para los diseñadores que utilicen la hoja Nitronic 60:

• Materiales de acoplamiento: Aunque Nitronic 60 funciona muy bien incluso cuando se acopla por sí mismo, en pares deslizantes muy cargados, considere un emparejamiento disímil (por ejemplo, Nitronic 60 contra una superficie de carburo o recubierta más dura) para reducir la transferencia de adhesivo. Evite el emparejamiento con piezas inoxidables más blandas de la serie 300 que puedan agrietarse o desgastarse prematuramente.

• Lubricación: Siempre que sea posible, proporcione lubricación límite o lubricantes de película adecuados. Nitronic 60 hace que la lubricación sea más tolerante, pero no elimina las ventajas de una lubricación adecuada.

• Espesor y rigidez: La chapa Nitronic 60 tiene un mayor límite elástico, por lo que las secciones más delgadas pueden alcanzar la misma rigidez que la chapa 316 más gruesa, pero hay que comprobar el comportamiento a la fatiga y al pandeo, especialmente en casos de carga cíclica.

• Selección de sujetadores: Para tornillos y tuercas, especifique fijaciones Nitronic 60 cuando se produzcan montajes/desmontajes repetidos en servicios corrosivos; la resistencia a la corrosión por frotamiento de la aleación reduce el riesgo de agarrotamiento de la rosca.

• Endurecimiento de la superficie: Se pueden utilizar recubrimientos de carburo o recubrimientos de soldadura si se espera un desgaste abrasivo extremo; sin embargo, esto aumenta el coste y complica la fabricación.

Adquisiciones, tolerancias, espesores y factores de coste

Formas disponibles: chapas, bandas, bobinas, barras y elementos de fijación. La disponibilidad del espesor de la chapa depende del laminador; las gamas comunes de chapa/placa son similares a las de otros grados de acero inoxidable, pero consulte a los fabricantes de chapas finas (25 mm).

Tolerancias: Utilice las tolerancias del proveedor en cuanto a grosor, planitud y acabado superficial en los pedidos de compra. En el caso de piezas de desgaste críticas, solicite certificados de ensayo que muestren la química, la tracción, la dureza y cualquier porcentaje de trabajo en frío.

Factores de coste: Nitronic 60 suele ser más caro que el 304/316 estándar debido a las adiciones de aleación (Si, Mn, N) y a los menores volúmenes de mercado, pero es mucho menos costoso y más fácil de mecanizar que las aleaciones antidesgaste con base de cobalto. El coste total de instalación suele favorecer a Nitronic 60 en los casos en los que, de otro modo, se requerirían tiempos de inactividad, sustituciones o revestimientos especiales. Aleaciones laminadas

Medio ambiente, inspección y modos de fallo

Modos de fallo comunes que hay que vigilar:

• Si se produce agarrotamiento, suele preceder a un desgaste abrasivo mensurable y luego acelera la corrosión. Diseñar para evitar que se inicie (acabado superficial, material de contacto, lubricación).

• En ambientes altamente agresivos con cloruros a temperaturas elevadas, pueden producirse fuertes picaduras y corrosión por grietas; cupones de prueba para servicios severos.

• El trabajo en frío aumenta la resistencia pero puede reducir la resistencia a la corrosión; si se especifica material HS (trabajado en frío), validar el comportamiento frente a la corrosión para el servicio.

Inspección: Para las piezas de desgaste críticas, utilice comprobaciones dimensionales periódicas, control del acabado superficial y evaluación no destructiva cuando proceda (espesor por ultrasonidos para componentes de pared, partículas visuales y magnéticas para soldaduras si existen inclusiones ferromagnéticas).

Recomendaciones prácticas y resumen

• Utilice la plancha Nitronic 60 cuando los principales riesgos sean el gripado, el desgaste del adhesivo o la erosión por cavitación. y donde el 316/304 fallaría pronto por agarrotamiento o desgaste rápido.

• Confirme los datos del proveedor: exigir certificados de pruebas de laminación y, cuando se utilicen variantes HS (trabajadas en frío), confirmar las propiedades mecánicas y de corrosión para la forma exacta del producto.

• Soldadura y unión: se aplican las prácticas austeníticas estándar; para una mejor vida de desgaste, evaluar el metal de soldadura y considerar el recubrimiento si la zona de soldadura va a sufrir un alto desgaste metal con metal.

La chapa Nitronic 60 es un inoxidable austenítico especializado que ofrece a los ingenieros un puente rentable entre el inoxidable estándar y las costosas aleaciones de desgaste de cobalto/níquel, especialmente en aplicaciones marinas, de bombas y válvulas.

Composición y propiedades

Composición (típica)

Fuente: boletines de productos y fichas técnicas de los fabricantes.

Propiedades mecánicas representativas (chapa recocida)

Preguntas frecuentes

1. ¿Para qué se utiliza la hoja Nitronic 60?
   Principalmente para componentes propensos al desgaste: embellecedores de válvulas, anillos de desgaste de bombas, elementos de fijación y piezas deslizantes en sistemas marinos e hidráulicos en los que la corrosión por frotamiento y la cavitación son motivo de preocupación.

2. ¿Es Nitronic 60 magnético?
   El Nitronic 60 es esencialmente no magnético en estado austenítico recocido; el trabajo en frío puede inducir una ligera respuesta magnética, pero sigue siendo muy baja.

3. ¿Se puede soldar Nitronic 60?
   Sí, se suelda con procedimientos convencionales de inoxidable austenítico. Las soldaduras autógenas GTAW y los metales de aportación correspondientes producen soldaduras sólidas; el desgaste del metal de soldadura es ligeramente inferior al del metal base.

4. ¿Cómo se compara Nitronic 60 con el acero inoxidable 316?
   El Nitronic 60 suele tener un límite elástico más alto (aproximadamente el doble), mayor resistencia a la corrosión por frotamiento y a la cavitación e igual o mejor resistencia a la corrosión por crevicie/pitting en muchas pruebas con agua de mar; sin embargo, el 316 puede seguir siendo preferible en corrosión por cloruros muy agresiva cuando dominan otros factores.

5. ¿Es Nitronic 60 lo mismo que Nitronic 50?
   No. Se trata de aleaciones diferentes de la familia Nitronic: Nitronic 50 hace hincapié en la resistencia marina y a la corrosión, mientras que Nitronic 60 se ha desarrollado específicamente para la resistencia a la corrosión por frotamiento y al desgaste.

6. ¿Cuáles son los grosores de chapa más comunes?
   La disponibilidad varía según el laminador. El Nitronic 60 se produce en gamas de chapas y placas similares a las de otros grados de acero inoxidable; confirme con los proveedores los tamaños de chapas finas (<1 mm) o gruesas.

7. ¿Nitronic 60 requiere un tratamiento térmico especial?
   La calidad estándar no requiere temple ni revenido. Las condiciones de "alta resistencia" se consiguen mediante trabajo en frío; el recocido restaura la ductilidad si es necesario.

8. ¿Se puede utilizar Nitronic 60 en agua de mar?
   Sí, las pruebas del producto muestran una buena resistencia a la corrosión por grietas y picaduras en agua de mar tranquila, a menudo superior a la 316 en pruebas similares, pero hay que evaluar el entorno de servicio completo (velocidad, incrustación, temperatura) antes de la selección final.

9. ¿Cuál es el número UNS de Nitronic 60?
   UNS S21800 (a menudo también denominada aleación 218 en la bibliografía más antigua).

10. ¿Merece la pena pagar más por Nitronic 60?
    Cuando la corrosión por frotamiento, agarrotamiento o cavitación reduce el tiempo medio entre reparaciones, Nitronic 60 reduce con frecuencia el coste del ciclo de vida al ampliar los intervalos de servicio y evitar paradas imprevistas, con lo que a menudo se amortiza la prima. Considere un simple cálculo del LCC (coste del ciclo de vida) para piezas críticas.

Referencias autorizadas

• Nitronic (Wikipedia) - resumen de la familia Nitronic y designaciones UNS
• ARMCO / AK Steel - Boletín de datos del producto Nitronic® 60 (rendimiento técnico y resúmenes de pruebas en agua de mar)
• Aleaciones de alto rendimiento - Nitronic 60 folleto y hojas de datos de ensayos (datos de corrosión por frotamiento y cavitación)
• Electralloy / Specialty Steel Supply - Boletín técnico Nitronic 60 (soldadura, guía de aplicación)

Lista de control práctica final

• Especifique UNS S21800 y la fábrica productora o el fabricante autorizado para evitar la ambigüedad de la sustitución.

• Solicite los informes de las pruebas de laminación (química, tracción, dureza) y el historial de procesamiento pertinente (HS recocido o trabajado en frío).

• En el caso de soldaduras críticas para el desgaste, solicite cualificaciones del procedimiento de soldadura y pruebas de superposición de muestras, y considere la posibilidad de especificar tolerancias de mecanizado y acabado posteriores a la fabricación.

• En caso de presencia de agua de mar o de flujo cavitante, exigir ensayos con cupones o hacer referencia a los datos de cavitación/crevitación del fabricante.