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Acero inoxidable austenítico – Densidad – Resistencia – Dureza – Punto de fusión

Acerca del acero inoxidable austenítico – Tipo 304

El acero inoxidable tipo 304 (que contiene 18% -20% de cromo y 8% -10,5% de níquel) es el acero inoxidable más común. También se le conoce como acero inoxidable » 18/8 » por su composición, que incluye 18% de cromo y 8% de níquel. Esta aleación resiste la mayoría de los tipos de corrosión. Es un acero inoxidable austenítico y también tiene excelentes propiedades criogénicas, buena resistencia a altas temperaturas y buenas propiedades de formación y soldadura. Es menos conductor eléctrico y térmico que el acero al carbono y es esencialmente no magnético.

El acero inoxidable tipo 304L , que se usa ampliamente en la industria nuclear, es una versión con muy bajo contenido de carbono de la aleación de acero 304. Este grado tiene propiedades mecánicas ligeramente más bajas que el grado estándar 304, pero todavía se usa ampliamente gracias a su versatilidad. El contenido de carbono más bajo en 304L minimiza la precipitación de carburo nociva o dañina como resultado de la soldadura. Por lo tanto, el 304L se puede utilizar «como soldado» en entornos de corrosión severa y elimina la necesidad de recocido. El grado 304 también tiene una buena resistencia a la oxidación en servicio intermitente hasta 870 ° C y en servicio continuo hasta 925 ° C.

El cuerpo de la vasija del reactor está construido de acero al carbono de baja aleación de alta calidad y todas las superficies que entran en contacto con el refrigerante del reactor están revestidas con un mínimo de aproximadamente 3 a 10 mm de acero inoxidable austenítico para minimizar la corrosión. Dado que el grado 304L no requiere recocido posterior a la soldadura, se usa ampliamente en componentes de gran calibre.

Precio de resistencia de densidad de propiedades de acero austenítico

Resumen

Nombre Acero inoxidable austenitico
Fase en STP sólido
Densidad 7850 kg / m3
Resistencia a la tracción 515 MPa
Límite de elastacidad 205 MPa
Módulo de Young 193 GPa
Dureza Brinell 201 BHN
Punto de fusion 1450 ° C
Conductividad térmica 20 W / mK
Capacidad calorífica 500 J / g K
Precio 2 $ / kg

Densidad del acero inoxidable austenítico

Las densidades típicas de varias sustancias se encuentran a presión atmosférica. La densidad  se define como la  masa por unidad de volumen . Es una  propiedad intensiva , que se define matemáticamente como masa dividida por volumen:  ρ = m / V

En palabras, la densidad (ρ) de una sustancia es la masa total (m) de esa sustancia dividida por el volumen total (V) ocupado por esa sustancia. La unidad estándar del SI es  kilogramos por metro cúbico  ( kg / m 3 ). La unidad de inglés estándar es  libras de masa por pie cúbico  ( lbm / ft 3 ).

La densidad del acero inoxidable austenítico es de 7850 kg / m 3 .

Ejemplo: densidad

Calcula la altura de un cubo hecho de acero inoxidable austenítico, que pesa una tonelada métrica.

Solución:

La densidad  se define como la  masa por unidad de volumen . Se define matemáticamente como masa dividida por volumen: 

ρ = m / V

Como el volumen de un cubo es la tercera potencia de sus lados (V = a 3 ), la altura de este cubo se puede calcular:

densidad del material - ecuación

La altura de este cubo es entonces a = 0,503 m .

Densidad de materiales

Tabla de materiales - Densidad de materiales

Propiedades mecánicas del acero inoxidable austenítico

Resistencia del acero inoxidable austenítico

En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original.

La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. Para la tensión de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que tienden a alargarse se conoce como resistencia máxima a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definida como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica). En caso de tensión de tensión de una barra uniforme (curva tensión-deformación), la  ley de Hooke describe el comportamiento de una barra en la región elástica. El módulo de elasticidad de Young es el módulo de elasticidad para esfuerzos de tracción y compresión en el régimen de elasticidad lineal de una deformación uniaxial y generalmente se evalúa mediante ensayos de tracción.

Ver también: Resistencia de los materiales

Máxima resistencia a la tracción del acero inoxidable austenítico

La resistencia máxima a la tracción del acero inoxidable austenítico es de 280 MPa.

Límite de elastacidad del acero inoxidable austenítico

El límite elástico del acero inoxidable austenítico  es de 145 MPa.

Módulo de Young del acero inoxidable austenítico

El módulo de Young del acero inoxidable austenítico es de 45 GPa.

Dureza del acero inoxidable austenítico

En la ciencia de los materiales, la  dureza  es la capacidad de resistir  la hendidura de la superficie  ( deformación plástica localizada ) y el  rayado . La prueba de dureza Brinell  es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para las pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro  bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.

El  número de dureza Brinell  (HB) es la carga dividida por el área de la superficie de la muesca. El diámetro de la impresión se mide con un microscopio con una escala superpuesta. El número de dureza Brinell se calcula a partir de la ecuación:

Número de dureza Brinell - Definición

La dureza Brinell del acero inoxidable austenítico es de aproximadamente 70 BHN (convertido).

Ver también: dureza de materiales

Ejemplo: resistencia

Suponga una varilla de plástico, que está hecha de acero inoxidable austenítico. Esta varilla de plástico tiene un área de sección transversal de 1 cm 2 . Calcule la fuerza de tracción necesaria para lograr la resistencia máxima a la tracción de este material, que es: UTS = 280 MPa.

Solución:

La tensión (σ)  se puede equiparar a la carga por unidad de área o la fuerza (F) aplicada por área de sección transversal (A) perpendicular a la fuerza como:

resistencia del material - ecuación

por lo tanto, la fuerza de tracción necesaria para lograr la máxima resistencia a la tracción es:

F = UTS x A = 280 x 10 6 x 0,0001 = 28 000 N

Resistencia de materiales

Tabla de materiales: resistencia de los materiales

Elasticidad de materiales

Tabla de materiales: elasticidad de los materiales

Dureza de los materiales

Tabla de materiales: dureza de los materiales 

Propiedades térmicas del acero inoxidable austenítico

Acero inoxidable austenítico – Punto de fusión

Punto de fusión del acero inoxidable austenítico es 550-640 ° C .

Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar. En general, la  fusión  es un  cambio  de fase de una sustancia de la fase sólida a la líquida. El  punto  de fusión de una sustancia es la temperatura a la que se produce este cambio de fase. El  punto de fusión  también define una condición en la que el sólido y el líquido pueden existir en equilibrio. Para varios compuestos químicos y aleaciones, es difícil definir el punto de fusión, ya que generalmente son una mezcla de varios elementos químicos.

Acero inoxidable austenítico – Conductividad térmica

La conductividad térmica del acero inoxidable austenítico es de 116 W / (m · K) .

Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada  conductividad térmica , k (o λ), medida en  W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por  conducción . Tenga en cuenta que  la ley de Fourier se  aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.

La  conductividad térmica  de la mayoría de los líquidos y sólidos varía con la temperatura. Para los vapores, también depende de la presión. En general:

conductividad térmica - definición

La mayoría de los materiales son casi homogéneos, por lo que normalmente podemos escribir  k = k (T) . Se asocian definiciones similares con las conductividades térmicas en las direcciones y y z (ky, kz), pero para un material isótropo, la conductividad térmica es independiente de la dirección de transferencia, kx = ky = kz = k.

Acero inoxidable austenítico – Calor específico

El calor específico de acero inoxidable austenítico es 900  J / g K .

El calor específico, o capacidad calorífica específica,  es una propiedad relacionada con la energía interna  que es muy importante en termodinámica. Las  propiedades intensivas  v  y  p  se definen para sustancias compresibles simples puras como derivadas parciales de la  energía interna  u (T, v)  y la  entalpía  h (T, p) , respectivamente: 

donde los subíndices  v  y  p  denotan las variables que se mantienen fijas durante la diferenciación. Las propiedades  v  y  p  se denominan  calores específicos  (o  capacidades caloríficas ) porque, en determinadas condiciones especiales, relacionan el cambio de temperatura de un sistema con la cantidad de energía añadida por la transferencia de calor. Sus unidades SI son  J / kg K  o  J / mol K .

Punto de fusión de materiales

Tabla de materiales - Punto de fusión

Conductividad térmica de materiales

Tabla de materiales: conductividad térmica

Capacidad calorífica de materiales

Tabla de materiales - Capacidad calorífica