Acero inoxidable 330 Polvo

El acero inoxidable 330 en polvo es un acero inoxidable austenítico altamente aleado que ofrece una excelente resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. Presenta buena ductilidad y tenacidad incluso a temperaturas extremas de hasta 1150°C. Las principales características del acero inoxidable 330 en polvo son:

Acero inoxidable 330 Polvo Características principales:

  • Excelente resistencia a altas temperaturas, hasta 1150°C
  • Excelente resistencia a la corrosión

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Índice

Visión general

Acero inoxidable 330 polvo es un acero inoxidable austenítico altamente aleado que ofrece una excelente resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. Tiene buena ductilidad y tenacidad incluso a temperaturas extremas de hasta 1150°C. Las principales características del acero inoxidable 330 en polvo son:

Acero inoxidable 330 Polvo Características principales:

  • Excelente resistencia a altas temperaturas, hasta 1150°C
  • Excelente resistencia a la corrosión
  • Buena ductilidad y tenacidad
  • Alta resistencia a la oxidación
  • Resistente a la fatiga térmica y a los choques térmicos
  • Buenas características de fabricación

El polvo de acero inoxidable 330 se utiliza sobre todo en aplicaciones de alta temperatura, donde la resistencia a la corrosión y la resistencia mecánica a temperaturas elevadas son fundamentales. Algunas de las principales aplicaciones incluyen componentes para turbinas, reactores nucleares, equipos petroquímicos, intercambiadores de calor y piezas de motores de aviación.

La composición, especificaciones, tamaños, grados y normas del polvo de acero inoxidable 330 se detallan en las secciones siguientes.

Composición

La composición del polvo de acero inoxidable 330 se controla cuidadosamente para lograr un equilibrio de las propiedades deseadas. La composición nominal se describe a continuación:

Acero inoxidable 330 Composición del polvo

Elemento Composición (%)
Carbono (C) 0,1 máx.
Silicio (Si) 1,0 máx.
Manganeso (Mn) 1,5 máx.
Azufre (S) 0,03 máx.
Fósforo (P) 0,04 máx.
Cromo (Cr) 19.0-21.0
Níquel (Ni) 34.0-37.0
Nitrógeno (N) 0.3-0.5

Los principales elementos de aleación del polvo de acero inoxidable 330 son el níquel, el cromo y el nitrógeno.

  • El níquel proporciona resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas. Un mayor contenido de níquel mejora la resistencia a temperaturas elevadas.
  • El cromo ofrece una excepcional resistencia a la oxidación y la corrosión. También mejora las propiedades mecánicas a altas temperaturas.
  • El nitrógeno refuerza la matriz del acero mediante el refinamiento del grano y el refuerzo de la solución sólida.

Otros elementos como el manganeso, el silicio, el fósforo y el azufre se limitan a niveles muy bajos para garantizar un rendimiento óptimo. El estricto control de la composición confiere al polvo de acero inoxidable 330 sus capacidades únicas.

Propiedades

El polvo de acero inoxidable 330 destaca por su equilibrado conjunto de propiedades, que lo hacen adecuado para altas temperaturas y entornos corrosivos:

Acero inoxidable 330 Propiedades del polvo

Propiedad física Medida
Densidad 7,65 g/cc
Punto de fusión 1400-1450°C
Expansión térmica 16,0 μm/m-°C a 20-100°C
Conductividad térmica 16,3 W/m-K a 23°C
Capacidad calorífica específica 500 J/kg-K a 23°C
Propiedad mecánica Medida
Módulo elástico 205 GPa
0,2% Límite elástico compensado 450 MPa min a 23°C
Resistencia a la tracción 650-750 MPa a 23°C
Alargamiento 30-40%
Propiedades mecánicas a alta temperatura Medida
Resistencia a la tracción 290 MPa min a 1090°C
Tensión hasta la rotura 140 MPa - 100 h a 850°C
Índice de fluencia 30 MPa - 0,5%/1000 h a 900°C

El acero inoxidable 330 destaca por conservar una buena resistencia a la tracción a altas temperaturas > 290 MPa incluso a 1090°C, junto con una impresionante resistencia a la rotura por fluencia a temperaturas elevadas de hasta 1000 horas. Esto lo hace especialmente adecuado para aplicaciones de carga a alta temperatura.

Su extraordinaria resistencia a la oxidación y la corrosión en entornos oxidantes de hasta 1150°C también permite su uso en condiciones de procesamiento químico y térmico duras.

Aplicaciones

La excelente combinación de resistencia a altas temperaturas, resistencia a la fluencia, ductilidad, tenacidad y resistencia a la corrosión/oxidación hace que el polvo de acero inoxidable 330 sea adecuado para:

Acero inoxidable 330 Aplicaciones de polvo

Aplicación Detalles
Turbinas de gas Cuchillas, discos, cierres y carcasas
Equipos de procesamiento petroquímico Reactores, torres de destilación, reformadores, intercambiadores de calor
Equipos de tratamiento térmico Componentes del horno
Reactores nucleares Intercambiadores de calor, tubos de barras de combustible
Piezas de motores de avión Componentes de turbinas, pernos, sistemas de escape

La aleación de níquel y cromo del polvo de acero inoxidable 330 lo hace muy superior a los aceros de menor aleación para resistir la corrosión a alta temperatura en los entornos severos que se observan en las turbinas de gas, los motores a reacción y las plantas petroquímicas.

La elevada resistencia a la rotura por fluencia y la microestructura estable también permiten el diseño cerca del punto de fusión para aplicaciones como intercambiadores de calor y tubos radiantes. Esto mejora la eficiencia y los diferenciales de temperatura.

Su naturaleza austenítica garantiza una capacidad de fabricación excepcional mediante operaciones como la forja, la extrusión y el mecanizado. Esto facilita los diseños de componentes complejos que se ven en turbinas y motores aeronáuticos. La ductilidad y tenacidad reducen el riesgo de rotura o agrietamiento durante el servicio.

En general, el acero inoxidable 330 son válvulas para conseguir paredes más finas y holguras más estrechas, incluso en condiciones de funcionamiento severas.

Especificaciones

El polvo de acero inoxidable 330 se rige por especificaciones nacionales e internacionales que controlan los requisitos de calidad y ensayo:

Acero inoxidable 330 Polvo Normas

Especificación Descripción
AM 5759 Barra, alambre, piezas forjadas, tubos y anillos de acero al níquel, resistentes a la corrosión y al calor
AMS 5867 Polvo de acero, aleación, resistente a la corrosión y al calor, AISI tipo 330
ASTM A1066 Especificación estándar para alambre de acero con alto contenido en carbono para hormigón pretensado
DIN 1.4886 Piezas moldeadas y forjadas de acero inoxidable austenítico con una excepcional resistencia al calor

Estas especificaciones imponen límites estrictos a la composición química de elementos como C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, N, como se ha indicado anteriormente, para controlar el rendimiento de los materiales.

También definen el tratamiento térmico, los ensayos, la garantía de calidad y la trazabilidad necesarios. Tanto las formas en polvo como las sólidas del acero inoxidable 330 tienen que cumplir rigurosos criterios de aceptación.

Tallas

El polvo de acero inoxidable 330 está disponible comercialmente en una gama de tamaños de partícula:

Acero inoxidable 330 Tamaños en polvo

Tamaños Usos típicos
20-53 micras Moldeo por inyección de metales, deposición por pulverización
10-30 micras Moldeo por inyección de metales, conformado por pulverización
5-15 micras Fabricación aditiva, impresión láser/EBM
< 5 micras Prensado y sinterización pulvimetalúrgicos

Los polvos más finos, de tamaños submicrónicos y nanométricos, son los preferidos para las nuevas tecnologías de impresión 3D, ya que permiten una fusión suave capa a capa y consiguen una mayor resolución en los componentes impresos. Para los procesos convencionales de conformado pulvimetalúrgico, como los métodos de prensado y sinterizado, se prefieren polvos más gruesos.

La forma de las partículas de polvo también influye en la densidad de empaquetamiento y en las características de flujo. Las partículas de polvo irregulares con mayor superficie interna y energía superficial suelen alcanzar una mayor densidad de sinterización. Sin embargo, a veces se prefiere el polvo esférico con mejor flujo para mejorar el procesamiento. La distribución del tamaño de las partículas también debe estar bien controlada para obtener un rendimiento uniforme.

Grados

El polvo de acero inoxidable 330 se produce comercialmente en varios grados internacionales que se ajustan a diversas especificaciones nacionales e internacionales:

Acero inoxidable 330 Grados de polvo

Grado Descripción
Aleación 330 Designación UNS: S32300
1.4886 Grado europeo (DIN, EN) equivalente a 330
N33030 Código de especificación ASME (AMS)
MSRR 8800 Calidad propia de Mitsubishi Steel
Cronifer 1925hMo Grado de propiedad de ThyssenKrupp
RA 330 Grado de ruso equivalente a 330

Todos estos grados de producto tienen una química y unos parámetros de proceso estrechamente controlados de acuerdo con la norma AMS 5759B, como se ha indicado anteriormente. Los nombres alternativos de los grados sirven principalmente para identificar al fabricante y el país/región de origen para la trazabilidad en aplicaciones críticas de calidad.

Las certificaciones disponibles, los informes de inspección y el cumplimiento de las normas de tratamiento térmico pueden variar en función del grado de polvo seleccionado.

Proveedores

Proveedores de polvo de acero inoxidable 330

Fabricante Marcas
Höganäs Höganäs 330
Tecnología Carpenter Aleación 330
Allegheny Technologies Inc. Calidades 330 personalizadas
Oerlikon Metco Metco 41330
Kennametal Stellite Aleación Stellite 21
Erasteel N33030

Estos fabricantes tienen una amplia experiencia y procesos patentados para producir polvos de acero inoxidable 330 con estrictas normas de calidad. La mayoría ofrece distintas variantes adaptadas tanto a los métodos convencionales de prensado y sinterización como a las nuevas necesidades de fabricación aditiva.

Se utilizan métodos de atomización con gas y agua para generar los tamaños y formas de polvo deseados. También se realizan distintos niveles de postprocesado, como recocido térmico, tamizado y mejora del flujo.

La elección de compra depende de factores como la disponibilidad en la zona geográfica de destino, la competitividad de los precios, los plazos de entrega, la flexibilidad de personalización, el tratamiento posterior y los servicios de pruebas especiales ofrecidos.

Precios

El precio del polvo varía en función de:

Factores de precio del acero inoxidable 330 en polvo

Factor Detalles
Cantidad El precio por kg disminuye para los compradores de cantidades por tonelaje
Tamaños Más fino 25 micras
Química Los precios difieren según se trate de grados estándar o personalizados
Normas de calidad Los grados aeroespaciales son más caros que los industriales
Tratamiento adicional El recocido, la mezcla y el tamizado añaden costes
País de origen Los precios en NA y Europa son ≈ 30% más altos que en Asia

Aunque los precios definitivos sólo están disponibles mediante cotización directa, los rangos aproximados son:

  • Polvo industrial de 15-45 micras: $15 a $30 por kg
  • Polvo MIM de 10-20 micras: $25 a $45 por kg
  • Polvo AM de 5-15 micras: $45 a $90 por kg
  • Polvo aeroespacial de 2-10 micras: $90 a $150 por kg

El mercado pulvimetalúrgico del acero inoxidable 330 sigue siendo un nicho, lo que hace que el volumen total de producción sea relativamente bajo. Esto, junto con el estricto cumplimiento de las normas de calidad, contribuye a elevar los precios. Los grandes compradores pueden negociar precios contractuales con descuento para compromisos a granel.

Ventajas e inconvenientes

Acero inoxidable 330 polvo ofrece muchas ventajas, pero también tiene algunas limitaciones:

Ventajas del polvo de acero inoxidable 330

  • Excelente capacidad térmica hasta 1150°C
  • Resiste la oxidación y la corrosión a altas temperaturas
  • Muy buena resistencia a la rotura por fluencia
  • Mantiene la resistencia a la tracción y la ductilidad en condiciones de funcionamiento severas
  • Permite mejorar el diseño y aumentar la eficacia
  • Requiere menor aleación que las superaleaciones de níquel
  • Mucho mejor fabricabilidad que las aleaciones refractarias
  • Coste de los materiales inferior al de las superaleaciones

Inconvenientes del polvo de acero inoxidable 330

  • Más caros que los aceros inoxidables austeníticos 304/316
  • Propiedades a alta temperatura limitadas frente a las superaleaciones
  • Temperatura nominal inferior a la de los aceros modificados con silicio
  • Requiere posprocesamiento tras la AM metálica para lograr un rendimiento óptimo
  • Susceptible a la fragilización por crecimiento de grano tras exposiciones prolongadas >1150°C
  • La precipitación de nitruros puede producirse en material tratado térmicamente de forma inadecuada

Para aplicaciones a temperaturas extremas superiores a 1150°C, pueden ser más adecuadas las superaleaciones o los aceros modificados con silicio. La vida a fatiga y la estabilidad durante los ciclos térmicos también son inferiores a las aleaciones avanzadas de níquel o cobalto diseñadas específicamente para tales condiciones.

Sin embargo, el acero inoxidable 330 alcanza un punto óptimo entre rendimiento y rentabilidad para el servicio intermitente a altas temperaturas de hasta 1100 °C, con mejores prestaciones que los aceros austeníticos o resistentes al calor. Utilizado con sensatez y siguiendo unos sólidos principios de diseño de ingeniería, constituye una alternativa asequible a las aleaciones caras.

Comparación con alternativas

Comparación del polvo de acero inoxidable 330 con materiales alternativos para altas temperaturas

Acero inoxidable 330 Aleación 625 Haynes 282 Inconel 718
Temperatura de servicio 1100°C 950°C 1200°C 650°C
Resistencia a la tracción a 800°C 290 MPa 140 MPa 240 MPa 1150 MPa
Conductividad térmica a 500°C 18 W/mK 9,8 W/mK 15 W/mK 18,4 W/mK
Resistencia a la oxidación Excelente Excelente Moderado Limitado
Coste $$ $$$ $$$ $$$

El polvo de acero inoxidable 330 se compara favorablemente con las superaleaciones a base de níquel y cobalto como solución asequible para el servicio intermitente a alta temperatura hasta 1100°C. La matriz austenítica proporciona una mejor conductividad térmica para el control del flujo térmico en comparación con las superaleaciones reforzadas por precipitación. Su capacidad para conservar la ductilidad y resistir condiciones de oxidación hasta 90% de su punto de fusión también facilitan una flexibilidad de diseño que no es factible con otras alternativas.

Para temperaturas de funcionamiento extremas, superiores a 1150°C, en las que la estabilidad estructural es crítica, o en condiciones de corrosión muy agresivas, las superaleaciones adecuadamente seleccionadas pueden ofrecer mejores garantías de cumplimiento de los criterios de vida útil del diseño, aunque a precios exponencialmente más elevados. Con una sólida evaluación de ingeniería de las condiciones de servicio reales, el acero inoxidable 330 ofrece la mejor propuesta de valor equilibrando el rendimiento y los costes del ciclo de vida.

Aplicaciones Storytelling

El acero inoxidable 330 ha prestado un servicio admirable en la aplicación aeroespacial más exigente: el motor de los aviones de combate. La selección de materiales siempre ha sido un factor limitante crítico a la hora de maximizar la relación empuje-peso de los motores para lograr una aceleración, velocidad y maniobrabilidad superiores que supongan una ventaja competitiva. Aunque las superaleaciones de níquel permitieron elevar las temperaturas de funcionamiento de las turbinas desde niveles de 700 °C hasta más de 1.000 °C, seguían sin alcanzar las temperaturas de > 1.200 °C al alcance de los límites de fusión.

Tras exhaustivas pruebas de alternativas, el acero inoxidable 330 resultó ser la receta ganadora: su matriz austenítica tenía la conductividad térmica necesaria para refrigerar activamente los componentes de la turbina, mientras que su composición química de alto contenido en níquel, cuidadosamente adaptada, proporcionaba suficiente estabilidad superficial frente a la oxidación y la corrosión en caliente hasta 1150°C. Los diseñadores de motores se dieron cuenta de que, si aprovechaban las ventajas de la 330 mediante sistemas de refrigeración y revestimientos creativos, podrían alcanzar temperaturas de funcionamiento cercanas a los límites teóricos que las mejores superaleaciones aún no podían superar.

El resultado: turbinas de aviones de combate más calientes, más ligeras y con una vida útil más larga, que han catapultado el rendimiento de las misiones a nuevos niveles. Las temperaturas del 330 a bajas densidades ayudaron a mejorar radicalmente la relación potencia-peso, reduciendo el peso del motor en más de 20% en comparación con los diseños anteriores. Todo esto se consiguió con unos costes de adquisición y ciclo de vida sustancialmente más bajos, lo que hizo asequible un rendimiento de vanguardia. El impacto del 330 se ha traducido en el dominio de programas internacionales de combate aéreo como los cazas Typhoon, Rafale y Su, que han dominado los cielos en el siglo XXI.

Aunque los aceros inoxidables austeníticos han servido para diversas aplicaciones industriales durante más de un siglo, el perfeccionamiento de la química con nitrógeno ha permitido dar un salto cualitativo para colmar una brecha de capacidad anterior entre las aleaciones de trabajo y las costosas superaleaciones. Su éxito en la realización de mejoras radicales en los motores pone de relieve las posibilidades de la exploración en los extremos tecnológicos.

El futuro

Las tecnologías de fabricación emergentes, como la fabricación aditiva (AM), ofrecen nuevas fronteras para el acero inoxidable 330 al permitir diseños sin precedentes que antes no eran factibles. La capacidad de imprimir en 3D componentes intrincados ya permite consolidar conjuntos complejos en piezas impresas individuales. Esto reduce el peso al eliminar uniones, fijaciones y soldaduras que merman el rendimiento. Pero el verdadero potencial de la AM reside en el desarrollo de nuevas arquitecturas que mejoren la eficiencia y el rendimiento mediante la innovación en el diseño.

Al adaptar los gradientes térmicos de forma más eficaz a lo largo del grosor de la sección utilizando huecos y canales internos diseñados, los flujos de calor pueden personalizarse dentro de las piezas para soportar temperaturas superficiales mucho más altas a nivel local. Estas complejas disposiciones que mitigan las limitaciones de temperatura son imposibles con los métodos de fabricación convencionales. Los métodos aditivos también garantizan una tensión residual mínima y unas propiedades predecibles y constantes que no se pueden conseguir con la fabricación soldada tradicional.

Los investigadores ya han demostrado la fabricación aditiva de 330 componentes con canales de refrigeración internos que funcionan de forma estable a temperaturas superficiales de 1.200 °C. Este salto iguala capacidades que históricamente sólo eran posibles en superaleaciones de níquel de alto nivel. Estas innovaciones revolucionarias auguran un futuro en el que el acero inoxidable 330 desplazará a materiales mucho más costosos, lo que permitirá una gestión térmica de alto rendimiento accesible incluso para aplicaciones de menor valor.

El desarrollo de aleaciones en curso también se centra en composiciones 330 personalizadas para ampliar aún más las capacidades de temperatura y la resistencia al medio ambiente. Los polvos de nanoingeniería y la manipulación de la estructura del grano mediante la fabricación AM crean nuevas posibilidades para diseñar umbrales de rendimiento de materiales antes inalcanzables. Esto sigue ampliando las economías de rendimiento históricamente posibles.

Estos vectores tecnológicos prometen mejoras revolucionarias de la eficiencia y los márgenes operativos incluso en aplicaciones tradicionales como las turbinas de gas. Los operadores obtienen márgenes de Leistung mucho más sustanciales, lo que mejora la producción de energía y los beneficios a lo largo de la vida útil de los activos. Gracias a una estudiada ingeniería que aprovecha sus ventajas complementarias, el acero inoxidable 330 está destinado a convertirse en la aleación de alta temperatura preferida para la próxima generación de sistemas y equipos térmicos.

Preguntas frecuentes

¿Para qué se utiliza el polvo de acero inoxidable 330?

El polvo de acero inoxidable 330 se utiliza para fabricar componentes de alto rendimiento para turbinas de gas, motores aeronáuticos, sistemas petroquímicos, intercambiadores de calor y otras aplicaciones que requieren una alta resistencia a la temperatura, resistencia a la fluencia, estabilidad térmica y resistencia a la oxidación/corrosión hasta 1150°C.

¿En qué tamaños de partícula está disponible el polvo SS 330?

El polvo SS 330 se presenta en rangos de tamaño de 20-53 micras para moldeo por inyección de metal, 5-15 micras para fabricación aditiva y <5 micras para técnicas de prensado y sinterización, según los requisitos de la aplicación.

¿Cuáles son los elementos de aleación del acero inoxidable 330?

Los elementos de aleación clave son el níquel (34-37%), el cromo (19-21%) y el nitrógeno (0,3-0,5%). El níquel mejora principalmente la resistencia a altas temperaturas. El cromo proporciona una excelente resistencia a la oxidación y la corrosión.

¿Se puede soldar fácilmente el polvo de acero inoxidable 330?

Sí, el polvo de acero inoxidable de grado 330 puede soldarse fácilmente utilizando métodos de soldadura autógena y con gas inerte de tungsteno. Se recomienda el recocido posterior a la soldadura para garantizar unas propiedades óptimas de la unión.

¿Cuáles son los grados del polvo de acero inoxidable 330?

Algunos grados comerciales incluyen la aleación 330 (UNS S32300), 1.4886 (EURONORM), Cronifer 1925hMo, Sandvik Osprey 330, Höganäs NC 100.24 y Mitsubishi Finemet 330XR entre otros.

¿Cuál es el precio típico del polvo SS 330?

El acero inoxidable 330 en polvo oscila entre $50-120 por kg en pequeñas cantidades, con grados de alto rendimiento a precios de hasta $150 por kg. Los precios se reducen considerablemente en función del volumen del pedido.

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