ES2891140T3

ES2891140T3 - Acero inoxidable austenítico

Info

Publication number: ES2891140T3
Application number: ES12788999T
Authority: ES
Inventors: Cecil Vernon Roscoe
Original assignee: NGenius Technology Ltd
Current assignee: NGenius Technology Ltd
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: AU2012259511B2; CA2836874A1; BR112013030258A2; ZA201308574B; EP2714955A1; US9803267B2; KR20230121928A; US20140134039A1; CN103703158A; KR20180091105A; KR20140077134A; EP2714955A4; KR20210100212A; CA2836874C; JP2021191900A; MX2013013724A; JP2018003162A; JP2019148013A; KR20200001625A; JP2014515436A

Abstract

Metal base de acero inoxidable austenítico caracterizado por tener una microestructura de metal base austenítica no magnética que comprende: 16,00 % en peso de cromo a 30,00 % en peso de cromo (Cr); 8,00 % en peso de níquel a 27,00 % en peso de níquel (Ni); 1,00 % en peso de molibdeno a no más de 7,00 % en peso de molibdeno (Mo); 0,40 % en peso de nitrógeno a 0,70 % en peso de nitrógeno (N); 1,0 % en peso de manganeso a 4,00 % en peso de manganeso (Mn), en el que los niveles de N y Mn se seleccionan específicamente para asegurar una relación entre Mn y N de >= 2,85 y <= 7,50; menos de 0,10 % en peso de carbono (C); <= 0,070 % en peso de oxígeno (O); no más de 2,00 % de silicio (Si); <= 0,030 % en peso de fósforo (P); <= 0,010 % en peso de azufre (S); >= 0,03 % en peso de cerio y <= 0,08 % en peso de cerio (Ce); y opcionalmente el metal base de acero inoxidable austenítico comprende además: (i) uno o más de los siguientes de un primer grupo: >= 0,001 % en peso de boro y <= 0,010 % en peso de boro; Metales de tierras raras (REM) distintos a cerio, siempre que la cantidad total de REM se ajuste a los a niveles de cerio de >= 0,03 % en peso y <= 0,08 % en peso; >= 0,005 % en peso de aluminio y <= 0,050 % en peso de aluminio; >= 0,001 % en peso de calcio y <= 0,010 % en peso de calcio; >= 0,001 % en peso de magnesio y <= 0,010 % en peso de magnesio; <= 3,50 % en peso de cobre; >= 0,75 % en peso de wolframio y <= 2,00 % en peso de wolframio; >= 0,10 % en peso de vanadio y <= 0,50 % en peso de vanadio; y/o (ii) opcionalmente, uno de los siguientes de un segundo grupo: (a) > 0,030 % en peso de carbono y <= 0,08 % en peso de carbono junto con más de Ti (mín.), donde Ti (mín.) se calcula a partir de 5 x C (mín.) y donde C (mín.) es la cantidad mínima de carbono, hasta 0,70 % en peso de titanio, o (b) > 0,030 % en peso de carbono y <= 0,08 % en peso de carbono junto con más de Nb + Ta (mín.), donde Nb + Ta (mín.) se calcula a partir de 10 x C (mín.) y donde C (mín.) es la cantidad mínima de carbono, hasta 1,0 % en peso de niobio más tántalo con un máximo de 0,10 % en peso de tántalo; donde el resto del metal base es hierro e impureza inevitable; y donde los niveles de elementos formadores de austenita de Ni, C, Mn y N; y de elementos formadores de ferrita de Cr, Si, Mo y Nb; se seleccionan específicamente para garantizar que una relación entre el equivalente de cromo [Cr] y el equivalente de níquel [Ni] se determina y se controla a más de 0,40 y menos de 1,05; y donde el equivalente de cromo se determina y se controla de acuerdo con una primera fórmula: [Cr] = (% en peso Cr) + (1,5 x % en peso Si) + (1,4 x % en peso Mo) + (% en peso Nb) - 4,99; y donde el equivalente de níquel se determina y se controla de acuerdo con una segunda fórmula: [Ni] = (% en peso Ni) + (30 x % en peso C) + (0,5 x % en peso Mn) + ((26 x % en peso (N - 0,02)) + 2,77; y el metal base presentando un equivalente de resistencia a las picaduras especificado (PREN) de > 25; donde: PREN = % en peso de cromo + (3,3 x % en peso de molibdeno) + (16 x % en peso de nitrógeno); y donde la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni] se optimiza en una etapa de fusión para obtener la microestructura austenítica no magnética en el metal base.

Description

DESCRIPCIÓN

Acero inoxidable austenítico

Antecedentes y campo de la invención

[0001] La presente invención hace referencia al acero inoxidable austenítico.

[0002] Tradicionalmente, los aceros inoxidables austeníticos de la serie 300, como el UNS S30403 (304L) y el UNS S30453 (304LN), tienen composiciones químicas especificadas en porcentaje en peso, como se ilustra en la Tabla 1 del presente documento:

TABLA 1

N.° UNS Tipo C Mn P S Si Cr Ni Mo N S 30403 304L MÍN. 17,50 8,00

MÁX. 0,030 2,00 0,045 0,030 0,75 19,50 12,00 0,10

N.° UNS Tipo C Mn P S Si Cr Ni Mo N

S 30453 304LN MÍN. 18,00 8,00 0,10

MÁX. 0,030 2,00 0,045 0,030 0,75 20,00 12,00 0,16

[0003] Los aceros inoxidables austeníticos convencionales mencionados anteriormente presentan una serie de deficiencias asociadas a sus rangos de especificación concretos. Esto puede dar lugar potencialmente a una falta de control adecuado del análisis químico en la etapa de fusión, necesario para optimizar las propiedades de las aleaciones para ofrecer una combinación excelente de propiedades de resistencia mecánica y buena resistencia a la corrosión.

[0004] Las propiedades mecánicas que se logran con aleaciones como UNS S30403 y UNS S30453 no están optimizadas y son relativamente bajas en comparación con otros grupos de aceros inoxidables genéricos, como los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y los aceros inoxidables dúplex 25 Cr y superdúplex 25 Cr. Esto se demuestra en la Tabla 2, que compara las propiedades de estos aceros inoxidables austeníticos convencionales con los grados típicos de los aceros inoxidables dúplex 22 Cr, dúplex 25 Cr y superdúplex 25 Cr.

TABLA 2

Propiedades mecánicas de los aceros inoxidables austeníticos

N.° UNS Tipo Resistencia Límite Alargamiento 2 in o 50 mm Dureza Nota 2 a la tracción elástico

Mín. Mín. Mín. Máx.

Ksi MPa Ksi MPa % Brinell Rockwell B S30403 304L 70 485 25 170 40 201 92 S30453 304LN 75 515 30 205 40 217 95

Propiedades mecánicas de los aceros inoxidables dúplex 22 Cr

UNS n.° Tipo Resistencia Límite Alargamiento 2 in o 50 mm Dureza Nota 2 a la tracción elástico

Mín. Mín. Mín. Máx.

Ksi MPa Ksi MPa % Brinell Rockwell C S31803 2205 90 620 65 450 25 293 31 S32205 2205 95 655 65 450 25 293 31 S32304 2304 87 600 58 400 25 290 32 Propiedades mecánicas de los aceros inoxidables dúplex 25 Cr y superdúplex 25 Cr UNS n.° Tipo Fuerza de Límite Alargamiento 2 in o 50 mm Dureza Nota 2

tracción elástico

Mín. Mín. Mín. Máx.

Ksi MPa Ksi MPa % Brinell Rockwell C S32760 108 750 80 550 25 270

S32750 2507 116 795 80 550 15 310 32 S39274 116 800 80 550 15 310 32 S32520 112 770 80 550 25 310

Nota 2: Las cifras de dureza citadas se aplican al estado de recocido de solubilización.

[0005] WO 2001/064969 hace referencia a un acero inoxidable dúplex con alto contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno. WO 2001/000898 también hace referencia a un acero inoxidable dúplex con alto contenido de cromo, nitrógeno, cobre y wolframio junto con bajo contenido de níquel y molibdeno. WO 2003/080886 da a conocer un acero inoxidable dúplex de alto grado con alta resistencia a la corrosión, resistencia a la fragilidad, colabilidad y conformabilidad en caliente que suprime la formación de fases intermetálicas. WO 2004/079027 da a conocer una aleación de acero inoxidable dúplex que tiene una matriz ferrítica-austenítica con un contenido de ferrita del 40-65 % en volumen. WO02/088411 hace referencia a un acero inoxidable dúplex útil para partes estructurales que necesitan solidez y resistencia a la corrosión. Cabe destacar que estos documentos de la técnica anterior hacen referencia al acero inoxidable dúplex.

[0006] JP 2010031313 hace referencia a un acero inoxidable austenítico para intercambiadores de calor e instalaciones de desulfuración de gases de chimenea en un entorno de agua de marina. US 2006/0243719 da a conocer un alambre de soldadura y una estructura de soldadura de acero inoxidable austenítico. GB 1433857 hace referencia a aceros inoxidables y, en concreto, a aceros inoxidables capaces de mostrar características excelentes de resistencia a la corrosión por picaduras y de trabajo en caliente. GB 1514934 da a conocer aceros inoxidables austeníticos que tienen elementos de aleación para mejorar la resistencia a la corrosión por picaduras. EP 0626460 da a conocer un acero inoxidable austenítico con alta resistencia a la corrosión por medios de cloruro y sulfúricos y sus usos. EP 0438992 hace referencia a un acero inoxidable austenítico que se sugiere que tiene una alta resistencia a la tracción, una alta resistencia a los impactos, una buena soldabilidad y una alta resistencia a la corrosión. Sin embargo, los metales base y/o las piezas soldadas de estos aceros inoxidables de la técnica anterior no están optimizados adecuadamente y, por tanto, tienen una ductilidad y tenacidad indeseables a temperaturas ambiente y/o, en concreto, a temperaturas criogénicas.

[0007] Un objeto de la presente invención es proporcionar un acero inoxidable austenítico que mitigue al menos una de las desventajas de la técnica anterior y/o proporcione al público una opción útil.

Sumario de la Invención

[0008] De acuerdo con la invención, se proporciona un metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con la reivindicación 1.

[0009] Se pueden encontrar más características preferidas en las reivindicaciones dependientes.

[0010] De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método de fabricación de metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con la reivindicación 17.

[0011] Según se puede apreciar a partir de los modosde realización descritos, la aleación de acero inoxidable austenítico (Cr-Ni-Mo-N) comprende un nivel alto de nitrógeno y posee una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con una excelente ductilidad y tenacidad, junto con una buena soldabilidad y una buena resistencia a la corrosión general y localizada. Específicamente, los modos de realización descritos también abordan el problema de las propiedades de resistencia mecánica relativamente bajas en los aceros inoxidables austeníticos de la serie 300 convencionales, como UNS S30403 y UNS S30453 cuando se comparan con los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y los aceros inoxidables dúplex 25 Cr y superdúplex 25 Cr.

Descripción detallada de los mdos de realización preferidos, que tienen que leerse junto con las restricciones de la reivindicación 1

304LM4N

[0012] Para facilitar la explicación, se hace referencia a un primer modo de realización de la invención como 304LM4N. En términos generales, el 304LM4N es una aleación de acero inoxidable austenítico de alta resistencia (Cr-Ni-Mo-N) que comprende un nivel alto de nitrógeno y formulada para alcanzar un equivalente de resistencia a las picaduras mínimo especificado de PREⁿs 25, y preferiblemente p REⁿs 30. El PREⁿse calcula de acuerdo con las fórmulas:

[0013] El acero inoxidable austenítico de alta resistencia 304LM4N posee una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada.

[0014] La composición química del acero inoxidable austenítico de alta resistencia 304LM4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de elementos químicos en porcentaje en peso (% en peso) como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C (carbono), 2,00 % en peso máx. de Mn (manganeso), 0,030 % en peso máx. de P (fósforo), 0,010 % en peso máx. de S (azufre), 0,75 % en peso máx. de Si (silicio), 17,50 % en peso de Cr (cromo) - 20,00 % en peso de Cr, 8,00 % en peso de Ni (níquel) - 12,00 % en peso de Ni, 2,00 % en peso máx. de Mo (molibdeno), y 0,40 % en peso de N (nitrógeno) - 0,70 % en peso de N.

[0015] El acero inoxidable 304LM4N también comprende principalmente Fe (hierro) como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B (boro), 0,050 % en peso máx. de Al (aluminio), 0,01 % en peso máx. de Ca (calcio), y/o 0,01 % en peso máx. de Mg (magnesio) y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0016] La composición química del acero inoxidable 304LM4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 304LM4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo alcanza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que la composición química del acero inoxidable austenítico de alta resistencia 304LM4N se ajusta para alcanzar un p REⁿ> 25, pero preferiblemente PREⁿ> 30, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 304LM4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S30403 y UNS S30453.

[0017] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 304LM4N se selecciona cuidadosamente para que comprenda los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con el primer modo de realización,

Carbono (C)

[0018] El contenido de carbono del acero inoxidable 304LM4N es < 0,030 % en peso de C (es decir, un máximo de O, 030 % en peso de C). Preferiblemente, la cantidad de carbono debe ser > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0019] El acero inoxidable 304LM4N del primer modo de realización puede presentarse en dos variaciones: con bajo contenido de manganeso o con alto contenido de manganeso.

[0020] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 304LM4N es < 2,0 % en peso de Mn. El rango es > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con estas composiciones, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y > 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 2,85 y < 3,75.

[0021] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 304LM4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn, y más preferiblemente el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25.

Fósforo (P)

[0022] El contenido de fósforo del acero inoxidable 304LM4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 304LM4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0023] El contenido de azufre del acero inoxidable 304LM4N del primer modo de realización incluye < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 304LM4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0024] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 304LM4N se controla para que sea lo más bajo posible y en el primer modo de realización, el 304LM4N tiene < 0,070 % en peso de O. Preferiblemente, la aleación de 304LM4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0025] El contenido de silicio del acero inoxidable 304LM4N es < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones específicas de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si. Cromo (Cr)

[0026] El contenido de cromo del acero inoxidable 304LM4N del primer modo de realización es > 17,50 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 18,25 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0027] El contenido de níquel del acero inoxidable 304LM4N es > 8,00 % en peso de Ni y < 12,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 11 % en peso de Ni y más preferiblemente < 10 % en peso de Ni.

Molibdeno (Mo)

[0028] El contenido de molibdeno de la aleación de acero inoxidable 304LM4N es < 2,00 % en peso de Mo. El límite inferior de Mo es > 1,0 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0029] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 304LM4N es < 0,70 % en peso de N, pero > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, la aleación de 304LM4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N, y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0030] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS (PREⁿ) se calcula utilizando las fórmulas:

P R E n = % Cr (3.3 x % M o ) (16 x % N).

[0031] El acero inoxidable 304LM4N está formulado específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo de > 17,50 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 18,25 % en peso de Cr;

(ii) Contenido de molibdeno < 2,00 % en peso de Mo, y >1,0 % en peso de Mo;

(iii) Contenido de nitrógeno > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

[0032] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 304LM4N alcanza el PREⁿde > 25, y preferiblemente PREⁿ> 30. Esto asegura que la aleación tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 304LM4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S30403 y UNS S30453. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0033] La composición química del acero inoxidable 304LM4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0034] El acero inoxidable 304LM4N también tiene principalmente hierro (Fe) como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso como se indica a continuación,

Boro (B)

[0035] El acero inoxidable 304LM4N puede no tener boro añadido a la aleación intencionadamente y, como resultado, el nivel de boro es normalmente > 0,0001 % en peso de B y < 0,0006 % en peso de B para las acerías que prefieren no añadir intencionadamente boro en las hornadas. Alternativamente, el acero inoxidable 304LM4N puede fabricarse para incluir específicamente < 0,010 % en peso de B. El rango de boro es > 0,001 % en peso de B y < 0.010 % en peso de B y más preferiblemente > 0.0015 % en peso de B y < 0.0035 % en peso de B. En otras palabras, el boro se añade específicamente durante la producción del acero inoxidable, pero se controla para logar dichos niveles.

Cerio (Ce)

[0036] El acero inoxidable 304LM4N del primer modo de realización incluye > 0,03 % en peso de Ce y < 0,08 % en peso de Ce. Si el acero inoxidable contiene cerio, posiblemente también contenga otros metales de tierras raras (REM, por sus siglas en inglés) como lantano, ya que los REM se suministran muy a menudo a los fabricantes de acero inoxidable como mischmetal. Cabe señalar que los metales de tierras raras pueden utilizarse individual o conjuntamente como mischmetal siempre que la cantidad total de REM cumpla con los niveles de Ce especificados en el presente documento.

Aluminio (Al)

[0037] El acero inoxidable 304LM4N del primer modo de realización también puede comprender < 0,050 % en peso de Al, pero > 0,005 % en peso de Al y < 0,050 % en peso de Al y más preferiblemente > 0,010 % en peso de Al y < 0,030 % en peso de Al.

Calcio (Ca) /Magnesio (Mg)

[0038] El acero inoxidable 304LM4N también puede incluir < 0,010 % en peso de Ca y/o Mg. El acero inoxidable puede tener > 0,001 % en peso de Ca y/o Mg y < 0,010 % en peso de Ca y/o Mg y más preferiblemente > 0,001 % en peso de Ca y/o Mg y < 0,005 % en peso de Ca y/o Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0039] Basándose en las características anteriores, el acero inoxidable 304LM4N tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores de resistencia preferidos, las comparaciones de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 304LM4N con las de UNS S30403 de la Tabla 2, sugieren que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 304LM4N podría ser 2,5 veces mayor que el especificado para UNS S30403. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 304LM4N con las de UNS S30453 de la Tabla 2, sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 304LM4N podría ser 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S30453.

[0040] El acero inoxidable 304LM4N del primer modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 304LM4N con las de UNS S30403 de la Tabla 2, puede sugerir que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 304LM4N es más de 1,5 veces mayor que la especificada para UNS S30403. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 304LM4N con las de UNS S30453 de la Tabla 2, sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 304LM4N podría ser 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S30453. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 304LM4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr de la Tabla 2, entonces se podría demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 304LM4N es alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del acero inoxidable 304LM4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S30403 y UNS S30453 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr.

[0041] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 304LM4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 304LM4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S30403 y S30453, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas pueden ser significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 304LM4N forjado pueden ser mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0042] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 304LM4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de composición química óptimo de las otras variantes del acero inoxidable 304LM4N es selectivo y se caracteriza por aleaciones de composiciones químicas en porcentaje en peso como se indica a continuación,

Cobre (Cu)

[0043] El contenido de cobre del acero inoxidable 304LM4N es < 1,50 % en peso de Cu, pero preferiblemente > 0,50 % en peso de Cu y < 1,50 % en peso de Cu y más preferiblemente < 1,00 % en peso de Cu para las aleaciones de menor rango de cobre. Para las aleaciones de mayor rango de cobre, el contenido de cobre puede incluir < 3,50 % en peso, pero preferiblemente > 1,50 % en peso de Cu y < 3,50 % en peso de Cu y más preferiblemente < 2,50 % en peso de Cu.

[0044] Se puede añadir cobre de forma individual o junto con wolframio, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El cobre es costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Wolframio (W)

[0045] El contenido de wolframio del acero inoxidable 304LM4N cuando se añade es de 0,75 % en peso a 2,00 % en peso. Para variantes de acero inoxidable 304LM4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

[0046] Esta variante del acero inoxidable 304LM4N que contiene wolframio está formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 17,50 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 18,25 % en peso de Cr;

(ii) Contenido de molibdeno < 2,00 % en peso de Mo, y > 1,0 % en peso de Mo;

(iii) Contenido de nitrógeno > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N; y

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W.

[0047] La variante del acero inoxidable 304LM4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un Pr E^nw> 27, pero preferiblemente PRE^nw> 32. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Vanadio (V)

[0048] El contenido de vanadio del acero inoxidable 304LM4N cuando se añade tiene < 0,50 % en peso de V, pero > 0,10 % en peso de V y < 0,50 % en peso de V y más preferiblemente < 0,30 % en peso de V. Se puede añadir vanadio de forma individual o junto con cobre, wolframio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El vanadio es costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono (C)

[0049] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable austenítico de alta resistencia 304LM4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del acero inoxidable 304LM4N puede ser > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable austenítico de alta resistencia 304LM4N pueden considerarse las versiones 304HM4N o 304M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0050] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas de los aceros inoxidables 304HM4N o 304M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse conteniendo altos niveles de carbono. > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 304HM4NTi o 304M4NTi para contrastar con las versiones genéricas de acero inoxidable 304LM4N.

El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Ti 5 x C mín., 0,70 % en peso máx. de Ti, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con titanio.

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 304HM4NNb o 304M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con niobio.

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 304HM4NNbTa o 304M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0051] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0052] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 304LM4N, junto con las otras variantes y modos de realización mencionados en el presente documento, se suministran en el estado de recocido de solubilización. Sin embargo, las piezas soldadas de los componentes, módulos y fabricaciones fabricados se suministran generalmente en el estado en que se soldaron, siempre que se hayan precalificado las calificaciones del procedimiento de soldadura adecuado de acuerdo con las respectivas normas y especificaciones. Para aplicaciones específicas, las versiones forjadas también pueden suministrarse en el estado de trabajado en frío.

Efecto de los elementos de aleación propuestos y sus composiciones

[0053] Una de las propiedades más importantes de los aceros inoxidables es normalmente su resistencia a la corrosión, sin la cual, tendrían pocas aplicaciones industriales, ya que en muchos casos sus propiedades mecánicas pueden ser iguales a las de materiales menos costosos.

[0054] Los cambios en el contenido de elementos de aleación que son deseables para establecer características atractivas de resistencia a la corrosión pueden tener un efecto notable en la metalurgia del acero inoxidable. En consecuencia, esto puede afectar a las características físicas y mecánicas que pueden utilizarse en la práctica. El establecimiento de determinadas propiedades deseables, como la alta resistencia, la ductilidad y la tenacidad, depende del control de la microestructura, lo que puede limitar la resistencia a la corrosión alcanzable. Los elementos de aleación en la solución sólida, las inclusiones de sulfuro de manganeso y las diversas fases que pueden precipitar dando lugar a zonas pobres en cromo y molibdeno alrededor de los precipitados, pueden tener una gran influencia en la microestructura, las propiedades mecánicas de la aleación y el mantenimiento o la ruptura de la pasividad.

[0055] Por lo tanto, resulta extremadamente difícil obtener una composición óptima de los elementos de aleación para que la aleación tenga buenas propiedades de resistencia mecánica, excelente ductilidad y tenacidad y, sin embargo, buena soldabilidad y resistencia a la corrosión general y localizada. Esto resulta especialmente cierto teniendo en cuenta el complejo conjunto de variables metalúrgicas que conforman la composición de la aleación y cómo afecta cada variable a la pasividad, la microestructura y las propiedades mecánicas. También es necesario incorporar estos conocimientos a los programas de desarrollo de nuevas aleaciones, a la fabricación y a los programas de tratamiento térmico. En los siguientes apartados se analiza cómo se optimiza cada uno de los elementos de aleación para conseguir las propiedades aneriormente mencionadas.

Efecto del cromo

[0056] Los aceros inoxidables obtienen sus características pasivas de la aleación con cromo. La aleación de hierro con cromo desplaza el potencial de pasivación primaria en la dirección activa. Esto, a su vez, amplía el rango de potencial pasivo y reduce la densidad de corriente pasiva i^pass. En soluciones de cloruro, el aumento del contenido de cromo de los aceros inoxidables eleva el potencial de picadura E^p, ampliando así el rango de potencial pasivo. Por lo tanto, el cromo aumenta la resistencia a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y en hendiduras), así como la corrosión general. Un aumento de cromo, que es un elemento formador de ferrita, puede equilibrarse con un aumento de níquel y de otros elementos formadores de austenita, como el nitrógeno, el carbono y el manganeso, para mantener principalmente una microestructura austenítica. Sin embargo, se ha comprobado que el cromo, junto con el molibdeno y el silicio, puede aumentar la tendencia a la precipitación de fases intermetálicas y precipitados nocivos. Por lo tanto, en la práctica, existe un límite máximo del nivel de cromo que puede aumentarse sin incrementar la tasa de formación de fases intermetálicas en secciones gruesas, lo que, a su vez, podría conducir a una reducción de la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. Este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener un contenido de cromo > 17,50 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr para alcanzar resultados óptimos. Preferiblemente, el contenido de cromo es > 18,25 % en peso.

Efecto del níquel

[0057] Se ha descubierto que el níquel desplaza el potencial de picadura E^pen la dirección noble, ampliando así el rango de potencial pasivo y reduciendo también la densidad de corriente pasiva i^pass. Por lo tanto, el níquel aumenta la resistencia a la corrosión localizada y a la corrosión general en los aceros inoxidables austeníticos. El níquel es un elemento formador de austenita y el nivel de níquel, manganeso, carbono y nitrógeno se optimiza en el primer modo de realización para equilibrar los elementos formadores de ferrita, como el cromo, el molibdeno y el silicio, para mantener principalmente una microestructura austenítica. El níquel es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión. Este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener un contenido de níquel > 8,00 % en peso de Ni y < 12,00 % en peso de Ni, pero preferiblemente < 11,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 10,00 % en peso de Ni.

Efecto del molibdeno

[0058] A determinados niveles de contenido de cromo, se ha descubierto que el molibdeno tiene una fuerte influencia beneficiosa en la pasividad de los aceros inoxidables austeníticos. La adición de molibdeno desplaza el potencial de picadura en la dirección más noble, ampliando así el rango de potencial pasivo. El aumento del contenido de molibdeno también reduce el i^maxy, por lo tanto, el molibdeno mejora la resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en entornos con cloruro. El molibdeno también mejora la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro en entornos con cloruro. El molibdeno es un elemento formador de ferrita y el nivel de molibdeno, junto con el cromo y el silicio, se optimiza para equilibrar los elementos formadores de austenita, como el níquel, el manganeso, el carbono y el nitrógeno, para mantener principalmente una microestructura austenítica. Sin embargo, el molibdeno, junto con el cromo y el silicio, puede aumentar la tendencia a la precipitación de fases intermetálicas y precipitados nocivos. A niveles más elevados de molibdeno es posible que se produzca una macrosegregación, especialmente en las piezas moldeadas y en los productos primarios, lo que puede aumentar aún más la cinética de dichas fases intermetálicas y de los precipitados nocivos. A veces pueden introducirse otros elementos, como el wolframio, en la hornada para reducir la cantidad relativa de molibdeno necesaria en la aleación. Por lo tanto, en la práctica, existe un límite máximo del nivel de molibdeno que puede aumentarse sin incrementar la tasa de formación de fases intermetálicas en secciones gruesas, lo que, a su vez, podría conducir a una reducción de la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. Este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener un contenido de molibdeno < 2,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 0,50 % en peso de Mo y < 2,0 % en peso de Mo y más preferiblemente > 1,0 % en peso de Mo.

Efecto del nitrógeno

[0059] En el primer modo de realización (y en los siguientes modos de realización), una de las mejoras más significativas en el comportamiento ante la corrosión localizada de los aceros inoxidables austeníticos se obtiene aumentando los niveles de nitrógeno. El nitrógeno eleva el potencial de picadura E^pampliando así el rango de potencial pasivo. El nitrógeno modifica la película protectora pasiva para mejorar la protección contra la ruptura de la pasividad. Se ha informado1 de que se han observado altas concentraciones de Nitrógeno en el lado del metal de la interfaz metal-película pasiva utilizando la espectroscopia electrónica Auger. El nitrógeno es un elemento formador de austenita extremadamente fuerte junto con el carbono. Del mismo modo, el manganeso y el níquel también son elementos formadores de austenita, aunque en menor medida. Los niveles de elementos formadores de austenita, como el nitrógeno y el carbono, así como el manganeso y el níquel, se optimizan en estos modos de realización para equilibrar los elementos formadores de ferrita, como el cromo, el molibdeno y el silicio, para mantener principalmente una microestructura austenítica. Como resultado, el nitrógeno limita indirectamente la propensión a formar fases intermetálicas, ya que las tasas de difusión son mucho más lentas en la austenita. Así, la cinética de formación de fases intermetálicas se reduce. Asimismo, dado que la austenita tiene una buena solubilidad para el nitrógeno, esto significa que se reduce el potencial de formación de precipitados nocivos como M²X (carbo-nitruros, nitruros, boruros, boro-nitruros o boro-carburos) así como carburos M²³C⁶, en el metal de soldadura y en la zona afectada por el calor de las piezas soldadas, durante los ciclos de soldadura. El nitrógeno en la solución sólida es el principal responsable del aumento de las propiedades de resistencia mecánica del acero inoxidable 304LM4N, al tiempo que garantiza que una microestructura austenítica optimice la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. Sin embargo, el nitrógeno tiene una solubilidad limitada tanto en la etapa de fusión como en la solución sólida. Este acero inoxidable 304LM4N se ha formulado específicamente para tener un contenido de nitrógeno < 0,70 % en peso de N, pero preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

Efecto del manganeso

[0060] El manganeso es un elemento formador de austenita y el nivel de manganeso, níquel, carbono y nitrógeno se optimiza en los modos de realización para equilibrar los elementos formadores de ferrita, como el cromo, el molibdeno y el silicio, para mantener principalmente una microestructura austenítica. Por lo tanto, un mayor nivel de manganeso permite indirectamente una mayor solubilidad del carbono y del nitrógeno tanto en la etapa de fusión como en la solución sólida para minimizar el riesgo de precipitados nocivos como M²X (carbo-nitruros, nitruros, boruros, boronitruros o boro-carburos) así como carburos M²³C⁶. Por lo tanto, el aumento de la concentración de manganeso a niveles específicos para mejorar la solubilidad sólida del nitrógeno daría lugar a una mejora en el comportamiento ante la corrosión localizada del acero inoxidable austenítico. El manganeso es también un elemento más rentable que el níquel y puede utilizarse hasta un determinado nivel para limitar la cantidad de níquel utilizada en la aleación. Sin embargo, hay un límite en el nivel de manganeso que puede utilizarse con éxito, ya que puede dar lugar a la formación de inclusiones de sulfuro de manganeso, que son lugares favorables para la iniciación de picaduras, lo que afecta negativamente al comportamiento ante la corrosión localizada del acero inoxidable austenítico. El manganeso también aumenta la tendencia a la precipitación de fases intermetálicas, así como precipitados nocivos. Por lo tanto, en la práctica, existe un límite máximo del nivel de manganeso que puede aumentarse sin incrementar la tasa de formación de fases intermetálicas en secciones gruesas, lo que, a su vez, podría conducir a una reducción de la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. Este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener un contenido de manganeso > 1,00 % en peso de Mn y < 2,00 % en peso de Mn, pero preferiblemente con un contenido de manganeso > 1,20 % en peso de Mn y < 1,50 % en peso de Mn. El contenido de manganeso puede controlarse para asegurar que la relación entre manganeso y nitrógeno es < 5,0, y preferiblemente > 1,42 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 1,42 y < 3,75 para las aleaciones de menor rango de manganeso. El contenido de manganeso puede caracterizarse por una aleación que contiene > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn, pero preferiblemente < 3,0 % en peso de Mn y más preferiblemente < 2,50 % en peso de Mn, con una relación entre Mn y N de < 10,0, y preferiblemente, > 2,85 y < 10,0. Más preferiblemente, la relación es > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25 para las aleaciones de mayor rango de manganeso.

Efecto del azufre, oxígeno y fósforo

[0061] Las impurezas como el azufre, el oxígeno y el fósforo pueden influir negativamente en las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y en hendiduras) y a la corrosión general en el acero inoxidable austenítico. Esto se debe a que el azufre, junto con el manganeso en determinados niveles, promueve la formación de inclusiones de sulfuro de manganeso. Además, el oxígeno, junto con el aluminio o el silicio en determinados niveles, promueve la formación de inclusiones de óxido, como AhO³o SiO². Estas inclusiones son lugares favorables para la iniciación de picaduras, lo que afecta negativamente al comportamiento ante la corrosión localizada, la ductilidad y la tenacidad del acero inoxidable austenítico. Asimismo, el fósforo promueve la formación de precipitados nocivos que son lugares favorables para la iniciación de picaduras, lo que afecta negativamente a la resistencia a la corrosión por picaduras y en hendiduras de la aleación, además de reducir su ductilidad y tenacidad. Además, el azufre, el oxígeno y el fósforo tienen un efecto adverso sobre la conformabilidad en caliente de los aceros inoxidables austeníticos forjados y la sensibilidad al agrietamiento en caliente y en frío, especialmente en las piezas moldeadas y en el metal de soldadura de las piezas soldadas en acero inoxidable austenítico. El oxígeno a determinados niveles también puede provocar porosidad en las piezas moldeadas de acero inoxidable austenítico. Esto puede generar sitios potenciales de iniciación de grietas dentro de los componentes moldeados que experimentan altas cargas cíclicas. Por lo tanto, se utilizan técnicas de fusión modernas, como la fusión por arco eléctrico, la fusión por inducción y la descarburación con oxígeno al vacío o la descarburación de oxígeno con argón, junto con otras técnicas de refusión secundarias, como la refusión por electroescoria o la refusión por arco al vacío, así como otras técnicas de refinado, para garantizar que se obtienen contenidos extremadamente bajos de azufre, oxígeno y fósforo con el fin de mejorar la conformabilidad en caliente del acero inoxidable forjado y reducir la sensibilidad al agrietamiento en caliente y al agrietamiento en frío, así como la porosidad, especialmente en las piezas moldeadas y en el metal de soldadura de las piezas soldadas. Las técnicas de fusión modernas también permiten reducir el nivel de inclusiones. Esto mejora la limpieza del acero inoxidable austenítico y, por lo tanto, la ductilidad y la tenacidad, así como el comportamiento general ante la corrosión. Este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener un contenido de azufre < 0,010 % en peso de S, pero preferiblemente con un contenido de azufre de < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S. El contenido de oxígeno es lo más bajo posible y controlado para < 0,070 % en peso de O, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O y aún más preferiblemente < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O. El contenido de fósforo se controla para < 0,030 % en peso de P, pero preferiblemente < 0,025 % en peso de P, y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P, y aún más preferiblemente < 0,015 % en peso de P, y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Efecto del silicio

[0062] El silicio desplaza el potencial de picadura en la dirección noble, ampliando así el rango de potencial pasivo. El silicio también mejora la fluidez de la masa fundida durante la fabricación de aceros inoxidables. Asimismo, el silicio mejora la fluidez del metal de soldadura caliente durante los ciclos de soldadura. El silicio es un elemento formador de ferrita y el nivel de silicio, junto con el cromo y el molibdeno, se optimiza para equilibrar los elementos formadores de austenita, como el níquel, el manganeso, el carbono y el nitrógeno, para mantener principalmente una microestructura austenítica. El contenido de silicio en el rango de 0,75 % en peso de Si y 2,00 % en peso de Si puede mejorar la resistencia a la oxidación para aplicaciones de mayor temperatura. Sin embargo, un contenido de silicio superior a aproximadamente 1,0 % en peso de Si, junto con el cromo y el molibdeno, puede aumentar la tendencia a la precipitación de fases intermetálicas y precipitados nocivos. Por lo tanto, en la práctica, existe un límite máximo del nivel de silicio que puede aumentarse sin incrementar la tasa de formación de fases intermetálicas en secciones gruesas, lo que, a su vez, podría conducir a una reducción de la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. Este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener un contenido de silicio < 0,75 % en peso de Si, pero preferiblemente > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si y además más preferiblemente > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. El contenido de silicio puede estar caracterizado por una aleación que contiene > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si para aplicaciones específicas de altas temperaturas donde se necesita una mayor resistencia a la oxidación.

Efecto del carbono

[0063] El carbono es un elemento formador de austenita extremadamente fuerte junto con el nitrógeno. Del mismo modo, el manganeso y el níquel también son elementos formadores de austenita, aunque en menor medida. Los niveles de elementos formadores de austenita, como el carbono y el nitrógeno, así como el manganeso y el níquel, se optimizan para equilibrar los elementos formadores de ferrita, como el cromo, el molibdeno y el silicio, para mantener principalmente una microestructura austenítica. Como resultado, el carbono limita indirectamente la propensión a formar fases intermetálicas, ya que las tasas de difusión son mucho más lentas en la austenita. Así, la cinética de formación de fases intermetálicas se reduce. Asimismo, dado que la austenita tiene una buena solubilidad para el carbono, esto significa que se reduce el potencial de formación de precipitados nocivos como M2X (carbo-nitruros, nitruros, boruros, boro-nitruros o boro-carburos) así como carburos M23C6, en el metal de soldadura y en la zona afectada por el calor de las piezas soldadas, durante los ciclos de soldadura. El carbono y el nitrógeno en la solución sólida son los principales responsables del aumento de las propiedades de resistencia mecánica del acero inoxidable 304LM4N, al tiempo que garantizan que una microestructura austenítica optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. El contenido de carbono se limita normalmente a 0,030 % en peso de C como máximo para optimizar las propiedades y también para garantizar una buena conformabilidad en caliente de los aceros inoxidables austeníticos forjados. Este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener un contenido máximo de carbono < 0,030 % en peso de C, pero preferiblemente > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C. Para determinadas aplicaciones, donde se desea un contenido de carbono más alto > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y <0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C, también se han formulado intencionadamente variantes específicas del acero inoxidable 304LM4N, a saber, 304HM4N o 304M4N respectivamente.

Efecto del boro, cerio, aluminio, calcio y magnesio

[0064] La conformabilidad en caliente de los aceros inoxidables se mejora introduciendo cantidades distintas de otros elementos como el boro o el cerio. Si el acero inoxidable contiene cerio, posiblemente también contenga otros metales de tierras raras (REM) como lantano, ya que los REM se suministran muy a menudo a los fabricantes de acero inoxidable como mischmetal. En general, el nivel residual típico de boro presente en los aceros inoxidables es > 0,0001 % en peso de B y < 0,0006 % en peso de B para las acerías que prefieren no añadir intencionadamente boro en las hornadas. El acero inoxidable 304LM4N puede fabricarse sin la adición de boro. Alternativamente, el acero inoxidable 304LM4N puede fabricarse para tener específicamente un contenido de boro > 0,001 % en peso de B y < 0,010 % en peso de B, pero preferiblemente > 0,0015 % en peso de B y < 0,0035 % en peso de B. El efecto beneficioso del boro en la conformabilidad en caliente se debe a que se garantiza la rentención del boro en la solución sólida. Por lo tanto, es necesario garantizar que los precipitados nocivos como el M2X (boruros, boro-nitruros o boro-carburos) no precipiten en la microestructura en los bordes del grano del material base durante los ciclos de fabricación y los ciclos de tratamiento térmico o en el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona afectada por el calor de las piezas soldadas durante los ciclos de soldadura.

[0065] El acero inoxidable 304LM4N está fabricado para tener específicamente un cerio > 0,03 % en peso de Ce y < 0,08 % en peso de Ce. El cerio forma oxisulfuros de cerio en el acero inoxidable para mejorar la conformabilidad en caliente pero, a determinados niveles, estos no afectan negativamente a la resistencia a la corrosión del material. Para determinadas aplicaciones, en las que se desea un mayor contenido de carbono de > 0,04 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C, las variantes del acero inoxidable 304LM4N también pueden fabricarse para tener específicamente un contenido de boro < 0,010 % en peso de B, pero > 0,001 % en peso de B y < 0,010 % en peso de B y más preferiblemente > 0,0015 % en peso de B y < 0,0035 % en peso de B y > 0,03 % en peso de Ce y < 0,08 % en peso de Ce. Cabe señalar que los metales de tierras raras pueden utilizarse de forma individual o conjuntamente como mischmetal siempre que la cantidad total de REM se ajuste a los niveles de Ce especificados en el presente documento. El acero inoxidable 304LM4N puede fabricarse para contener específicamente aluminio, calcio y/o magnesio. Estos elementos pueden añadirse para desoxidar y/o desulfurar el acero inoxidable con el fin de mejorar su limpieza y la conformabilidad en caliente del material. Cuando proceda, el contenido de aluminio se controla para que tenga un contenido de aluminio < 0,050 % en peso de Al, pero > 0,005 % en peso de Al y < 0,050 % en peso de Al, y más preferiblemente > 0,010 % en peso de Al y < 0,030 % en peso de Al, a fin de inhibir la precipitación de nitruros. Del mismo modo, el contenido de calcio y/o magnesio se controla para tener un contenido de Ca y/o Mg de < 0,010 % en peso de Ca y/o Mg, pero > 0,001 % en peso de Ca y/o Mg y < 0,010 % en peso de Ca y/o Mg y más preferiblemente > 0,001 % en peso de Ca y/o Mg y < 0,005 % en peso de Ca y/o Mg para restringir la cantidad de formación de escoria en la masa fundida.

Otras variantes

[0066] Para determinadas aplicaciones, pueden formularse otras variantes del acero inoxidable 304LM4N para fabricarse conteniendo niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Del mismo modo, para determinadas aplicaciones en las que es deseable un mayor contenido de carbono > 0,040 % en peso C y < 0,10 % en peso C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso C o > 0,030 % en peso C y < 0,08 % en peso C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso C, se han formulado intencionadamente variantes específicas del acero inoxidable 304LM4N, a saber, 304HM4N o 304M4N, respectivamente. Además, para determinadas aplicaciones, en las que se desea un mayor contenido de carbono > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C, también se han formulado intencionadamente variantes específicas del acero inoxidable 304HM4N o 304M4N, a saber, aleaciones estabilizadas con titanio, 304HM4NTi o304M4NTi, estabilizadas con niobio, 304HM4NNb o 304M4NNb y estabilizadas con niobio más tántalo, 304HM4NNbTa o 304M4NNbTa. Las variantes de las aleaciones estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse de forma individual o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar en mayor medida el comportamiento general ante la corrosión de la aleación.

Efecto del cobre

[0067] El efecto beneficioso de las adiciones de cobre en la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables en medios no oxidantes se conoce bien. Si se añade aproximadamente un 0,50 % en peso de cobre, la tasa de disolución activa en ácido clorhídrico en ebullición y la pérdida de corrosión en hendiduras en soluciones de cloruro disminuyen. Se ha comprobado que la resistencia a la corrosión general en ácido sulfúrico también mejora con la adición de cobre hasta un 1,50 % en peso de Cu.2 El cobre es un elemento formador de austenita junto con el níquel, el manganeso, el carbono y el nitrógeno. Por lo tanto, el cobre puede mejorar el comportamiento ante la corrosión localizada y la corrosión general de los aceros inoxidables. Los niveles de cobre y otros elementos formadores de austenita se optimizan para equilibrar los elementos formadores de ferrita como el cromo, el molibdeno y el silicio para mantener principalmente una microestructura austenítica. Por lo tanto, se ha seleccionado específicamente una variante del acero inoxidable 304LM4N para que tenga un contenido de cobre < 1,50 % en peso de Cu, pero preferiblemente > 0,50 % en peso de Cu y < 1,50 % en peso de Cu y más preferiblemente < 1,00 % en peso de Cu para las aleaciones de menor rango de cobre. El contenido de cobre del 304LM4N puede caracterizarse por una aleación que comprende < 3,50 % en peso de Cu, pero preferiblemente > 1,50 % en peso de Cu y < 3,50 % en peso de Cu y más preferiblemente < 2,50 % en peso de Cu para las aleaciones de mayor rango de cobre.

[0068] Se puede añadir cobre de forma individual o junto con wolframio, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para mejorar en mayor medida el comportamiento general ante la corrosión de la aleación. El cobre es costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación.

Efecto del wolframio

[0069] El wolframio y el molibdeno ocupan una posición similar en la tabla periódica y tienen una potencia e influencia similares en la resistencia a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y en hendiduras). A determinados niveles de contenido de cromo y molibdeno, el wolframio tiene una fuerte influencia beneficiosa en la pasividad de los aceros inoxidables austeníticos. La adición de wolframio desplaza el potencial de picadura en la dirección más noble, ampliando así el rango de potencial pasivo. El aumento del contenido de wolframio también reduce la densidad de corriente pasiva i^pass. El wolframio está presente en la capa pasiva y se adsorbe sin modificar el estado del óxido³. En soluciones ácidas de cloruro, el wolframio probablemente pasa directamente del metal a la película pasiva, mediante la interacción con el agua y la formación de un WO³insoluble, en lugar de mediante un proceso de disolución y luego adsorción. En las soluciones neutras de cloruro, el efecto beneficioso del wolframio se interpreta por la interacción del WO³con otros óxidos, lo que da lugar a una mayor estabilidad y a una mejor unión de la capa de óxido al metal base. El wolframio mejora la resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en entornos de cloruro. El wolframio también mejora la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro en entornos con cloruro. El wolframio es un elemento formador de ferrita y el nivel de wolframio, junto con el cromo, el molibdeno y el silicio, se optimiza para equilibrar los elementos formadores de austenita, como el níquel, el manganeso, el carbono y el nitrógeno, para mantener principalmente una microestructura austenítica. Sin embargo, el wolframio, junto con el cromo, el molibdeno y el silicio, puede aumentar la tendencia a la precipitación de fases intermetálicas y precipitados nocivos. Por lo tanto, en la práctica, existe un límite máximo del nivel de wolframio que puede aumentarse sin incrementar la tasa de formación de fases intermetálicas en secciones gruesas, lo que, a su vez, podría conducir a una reducción de la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. Por lo tanto, una variante de este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulada específicamente para tener un contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar en mayor medida el comportamiento general ante la corrosión de la aleación. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Efecto del vanadio

[0070] A determinados niveles de contenido de cromo y molibdeno, el vanadio tiene una fuerte influencia beneficiosa en la pasividad de los aceros inoxidables austeníticos. La adición de vanadio desplaza el potencial de picadura en la dirección más noble, ampliando así el rango de potencial pasivo. El aumento del contenido de vanadio también reduce el i^maxy, por lo tanto, el vanadio, junto con el molibdeno, mejora la resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en entornos con cloruro. El vanadio, junto con el molibdeno, también puede mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro en entornos con cloruro. Sin embargo, el vanadio, junto con el cromo, el molibdeno y el silicio, puede aumentar la tendencia a la precipitación de fases intermetálicas y precipitados nocivos. El vanadio tiene una fuerte tendencia a formar precipitados nocivos, como M²X (carbo-nitruros, nitruros, boruros, boro-nitruros o boro-carburos), así como carburos M²³C⁶. Por lo tanto, en la práctica, existe un límite máximo del nivel de vanadio que puede aumentarse sin incrementar la tasa de formación de fases intermetálicas en las secciones gruesas. El vanadio también aumenta la propensión a formar dichos precipitados nocivos en el metal de soldadura y en la zona afectada por el calor de las piezas soldadas, durante los ciclos de soldadura. Estas fases intermetálicas y fases nocivas podrían, a su vez, dar lugar a una reducción de la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación. Por lo tanto, una variante de este acero inoxidable 304LM4N ha sido formulada específicamente para tener un contenido de vanadio < 0,50 % en peso de V, pero > 0,10 % en peso de V y < 0,50 % en peso de V y más preferiblemente < 0,30 % en peso de V. Se puede añadir vanadio de forma individual o junto con cobre, wolframio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general ante la corrosión de la aleación. El vanadio es costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento ante la corrosión de la aleación.

Efecto del titanio, niobio y niobio más tántalo

[0071] Para determinadas aplicaciones en las que es deseable un mayor contenido de carbono > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C, se han formulado intencionadamente variantes específicas del acero inoxidable 304HM4N o 304M4N, a saber, 304HM4NTi o 304M4NTi, para que tengan un contenido de titanio de acuerdo con las siguientes fórmulas: Ti 5 x C mín., 0,70 % en peso máx. de Ti, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con titanio. Las variantes de las aleaciones estabilizadas con titanio pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio de forma individual o junto con cobre, wolframio, vanadio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la ductilidad, tenacidad y comportamiento ante la corrosión de la aleación.

[0072] Asimismo, para determinadas aplicaciones en las que es deseable un mayor contenido de carbono > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C, se han formulado intencionadamente variantes específicas del acero inoxidable 304HM4N o 304M4N, a saber, 304HM4NNb o 304M4NNb, para que tengan un contenido de niobio de acuerdo con las siguientes fórmulas: Nb 10 x C mín., 1,0 % en peso de Nb máx., respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con niobio. Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener niobio más tántalo estabilizado, versiones 304HM4NNbTa o 304M4NNbTa donde el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso de Nb Ta máx., 0,10 % en peso de Ta máx. Las variantes de las aleaciones estabilizadas con niobio, y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio, vanadio y/o titanio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la ductilidad, tenacidad y comportamiento ante la corrosión de la aleación.

Equivalente de resistencia a las picaduras

[0073] De lo anterior se desprende que una serie de elementos de aleación en los aceros inoxidables desplazan el potencial de picadura en la dirección noble. Estos efectos beneficiosos son complejos e interactivos y se ha intentado utilizar relaciones empíricas derivadas de la composición para los índices de resistencia a las picaduras. Las fórmulas más comúnmente aceptadas utilizadas para el cálculo del EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS:

[0074] En general, se reconoce que estas aleaciones según se describen en el presente documento con valores PREⁿinferiores a 40 pueden clasificarse como aceros inoxidables «austeníticos». Mientras que estas aleaciones según se describen en el presente documento con valores PREⁿsuperiores o iguales a 40 pueden clasificarse como aceros inoxidables «superausteníticos», lo que refleja su resistencia a la corrosión general y localizada superior. El acero inoxidable 304LM4N ha sido formulado específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 17,50 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 18,25 % en peso de Cr,

(ii) Contenido de molibdeno < 2,00 % en peso de Mo, y > 1,0 % en peso de Mo

[0075] El acero inoxidable 304LM4N tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PREⁿ> 25, pero preferiblemente PREⁿ> 30. Como resultado, el acero inoxidable 304LM4N posee una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. Existen reservas en cuanto a la utilización de estas fórmulas de forma totalmente aislada. Las fórmulas no tienen en cuenta los efectos beneficiosos de otros elementos, como el wolframio, que mejoran el comportamiento ante las picaduras. Para las variantes de acero inoxidable 304LM4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas: PRE^nw= % Cr [3,3 x % (Mo W)] (16 x % N). Se reconoce generalmente que estas aleaciones según se describen en el presente documento con valores de PRE^nwinferiores a 40 pueden clasificarse como aceros inoxidables «austeníticos». Mientras que estas aleaciones según se describen en el presente documento con valores PRE^nwsuperiores o iguales a 40 pueden clasificarse como aceros inoxidables «superausteníticos», lo que refleja su resistencia a la corrosión general y localizada superior. Esta variante del acero inoxidable 304LM4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(ii) Contenido de molibdeno < 2,00 % en peso de Mo, y > 1,0 % en peso de Mo,

(iii) Contenido de nitrógeno > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W.

[0076] La variante del acero inoxidable 304LM4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 27, pero preferiblemente PRE^nw> 32. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

Microestructura austenítica

[0077] La composición química del acero inoxidable 304LM4N del primer modo de realización se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua.

[0078] La microestructura del material base 304LM4N en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita, como se ha analizado anteriormente, para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica.

[0079] La eficacia relativa de los elementos que estabilizan las fases de ferrita y austenita puede expresarse en términos de sus equivalentes de [Cr] y [Ni]. El efecto conjunto de la utilización de los equivalentes de [Cr] y [Ni] se ha demostrado utilizando el método propuesto por Schaeffler4 para predecir las estructuras de los metales de soldadura. El diagrama de Schaeffler4 sólo es aplicable estrictamente a las aleaciones moldeadas y enfriadas rápidamente, como las piezas soldadas o las piezas moldeadas en coquilla. Sin embargo, el diagrama de Schaeffler4 también puede proporcionar una indicación del equilibrio de fases de los materiales de base. Schaeffler4 predijo las estructuras de los metales de soldadura de acero inoxidable formados por enfriamiento rápido en función de su composición química expresada en términos de sus equivalentes de [Cr] y [Ni]. El diagrama de Schaeffler4 utilizó equivalentes de [Cr] y [Ni] de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Equivalente de [Cr] = % en peso Cr % en peso Mo 1,5 x % en peso Si 0,5 x % en peso Nb (1)

Equivalente de [Ni] = % en peso Ni 30 x % en peso C 0,5 x % en peso Mn (2)

[0080] Sin embargo, el diagrama de Schaeffler4 no tenía en cuenta la importante influencia del nitrógeno en la estabilización de la austenita. Por ello, el diagrama de Schaeffler4 fue modificado por DeLong5 para incorporar la importante influencia del nitrógeno como elemento formador de austenita. El diagrama de DeLong5 utilizó las mismas fórmulas de equivalente de [Cr] utilizadas por Schaeffler4 en la equación (1). Sin embargo, se modificó el equivalente de [Ni] de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Equivalente de [Ni] = % en peso Ni 30 x % en peso (C N) 0,5 x % en peso Mn (3)

[0081] Este diagrama de DeLong5 muestra el contenido de ferrita en términos de contenido de ferrita determinado magnéticamente y el número de ferrita del Welding Research Council (WRC). La diferencia entre el número de ferrita y el porcentaje de ferrita (es decir, en valores > 6 % de ferrita) está relacionada con los procedimientos de calibración del WRC y las curvas de calibración utilizadas con las mediciones magnéticas. Una comparación entre el diagrama Schaeffler4 y el diagrama Schaeffler4 modificado por DeLong5 revela que, para un equivalente de [Cr] y un equivalente de [Ni] dados, el diagrama DeLong5 predice un mayor contenido de ferrita (es decir, aproximadamente un 5 % más).

[0082] Tanto el diagrama de Schaeffler4 como el de DeLong5 se han desarrollado principalmente para las piezas soldadas y, por tanto, no son estrictamente aplicables al material de base. Sin embargo, proporcionan una buena indicación de las fases que pueden estar presentes y ofrecen una valiosa información sobre la influencia relativa de los diferentes elementos de aleación.

[0083] Schoefer6 ha demostrado que se puede utilizar una versión modificada del diagrama de Schaeffler4 para describir el número de ferrita en las piezas moldeadas. Esto se ha conseguido transformando las coordenadas del diagrama de Schaeffler4 en un número de ferrita o en un porcentaje en volumen de ferrita en el eje horizontal, tal y como ha adoptado la ASTM en A800/A800M - 10.7 El eje vertical se expresa como una relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni]. Schoefer6 también modificó los factores equivalentes de [Cr] y de [Ni] según las siguientes fórmulas:

Equivalente de [Crl = % en peso Cr 1,5 x % en peso Si 1,4 x % en peso Mo % en peso Nb - 4,99 (4)

Equivalente de [Ni] = % en peso Ni 30 x % en peso C 0,5 x % en peso Mn 26 x % en peso (N - 0,02) 2,77 (5)

[0084] También se sugiere que otros elementos que son estabilizadores de ferrita también pueden influir en los factores equivalentes de [Cr] para proporcionar una variación en dichas ecuaciones adoptadas por Schoefer6. Entre ellos se encuentran los siguientes elementos que se han designado con los respectivos factores equivalentes de [Cr] que pueden ser relevantes para las variantes de las aleaciones contenidas en el presente documento:

Elemento Factor equivalente de [Cr]

Wolframio 0,72

Vanadio 2,27

Titanio 2,20

Tántalo 0,21

Aluminio 2,48

[0085] Asimismo, también se sugiere que otros elementos que son estabilizadores de austenita también pueden influir en los factores equivalentes de [Ni] para proporcionar una variación en dichas ecuaciones adoptadas por Schoefer6 Entre ellos se encuentran los siguientes elementos que se han designado con los respectivos factores equivalentes de [Ni] que pueden ser relevantes para las variantes de las aleaciones contenidas en el presente documento:

Elemento Factor equivalente de [Ni]

Cobre 0,44

[0086] Sin embargo, la norma ASTM A800/A800M - 107 establece que el diagrama de Schoefer6 sólo es aplicable a las aleaciones de acero inoxidable que contienen elementos de aleación en porcentaje en peso de acuerdo con el siguiente rango de especificación:

C Mn Si Cr Ni Mo Nb N

MÍN. 17,00 4,00

MÁX. 0,20 2,00 2,00 28,00 13,00 4,00 1,00 0,20

[0087] De lo anterior se deduce que el contenido de nitrógeno en el acero inoxidable 304LM4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N. Esto supera las limitaciones máximas del diagrama de Schoefer6 adoptadas por la ASTM A800/A800M - 107. A pesar de ello, el diagrama de Schoefer6 ofrece, en su caso, una comparación relativa del número de ferrita o del porcentaje en volumen de ferrita presente en los aceros inoxidables austeníticos con mayor contenido de nitrógeno.

[0088] El nitrógeno es un elemento formador de austenita extremadamente fuerte junto con el carbono. Del mismo modo, el manganeso y el níquel también son elementos formadores de austenita, aunque en menor medida. Los niveles de elementos formadores de austenita, como el nitrógeno y el carbono, así como el manganeso y el níquel, se optimizan para equilibrar los elementos formadores de ferrita, como el cromo, el molibdeno y el silicio, para mantener principalmente una microestructura austenítica. Como resultado, el nitrógeno limita indirectamente la propensión a formar fases intermetálicas, ya que las tasas de difusión son mucho más lentas en la austenita. Así, la cinética de formación de fases intermetálicas se reduce. Asimismo, dado que la austenita tiene una buena solubilidad para el nitrógeno, esto significa que se reduce el potencial para formar precipitados nocivos como M2X. (carbo-nitruros, nitruros, boruros, boro-nitruros o boro-carburos) así como carburos M23C6, en el metal de soldadura y en la zona afectada por el calor de las piezas soldadas, durante los ciclos de soldadura. Como ya se ha analizado, otras variantes de los aceros inoxidables pueden incluir también elementos como wolframio, vanadio, titanio, tántalo, aluminio y cobre.

[0089] Por lo tanto, el acero inoxidable 304LM4N se ha desarrollado específicamente para garantizar principalmente que la microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor sea austenítica. Esto se controla optimizando el equilibrio entre los elementos formadores de austenita y los elementos formadores de ferrita. Por lo tanto, el análisis químico del acero inoxidable 304LM4N se optimiza en la etapa de fusión para garantizar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], según Schoefer6, esté en el rango > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95.

[0090] Como resultado, el acero inoxidable 304LM4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Además, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

Composición química óptima

[0091] Como resultado de lo anterior, se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 304LM4N es selectivo e incluye en porcentaje en peso lo siguiente:

(i) < 0,030 % en peso máximo de C, pero preferiblemente > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C;

(ii) < 2,0 % en peso de Mn, pero > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso de Mn y < 1,50 % en peso de Mn, con una relación entre Mn y N de < 5,0 y > 2,85 y < 5,0 pero más preferiblemente, > 2,85 y < 3,75, para las aleaciones de menor rango de manganeso.

(iii) < 0,030 % en peso de P, pero preferiblemente < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P y aún más preferiblemente < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P;

(iv) < 0,010 % en peso de S, pero preferiblemente < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S;

(v) < 0,070 % en peso de O, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de O, y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O, y aún más preferiblemente < 0,010 % en peso de O, y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O;

(vi) < 0,75 % en peso de Si, pero preferiblemente > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si y más preferiblemente > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si;

(vii) > 17,50 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 18,25 % en peso de Cr;

(viii) > 8,00 % en peso de Ni y < 12,00 % en peso de Ni, pero preferiblemente < 11 % en peso de Ni y más preferiblemente < 10 % en peso de Ni;

(ix) < 2,00 % en peso de Mo, y > 1,0 % en peso de Mo;

(x) > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

[0092] El acero inoxidable 304LM4N tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PREⁿ> 25, pero preferiblemente PREⁿ> 30. La composición química del acero inoxidable 304LM4N se optimiza en la etapa de fusión para garantizar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], según Schoefer6, esté en el rango > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95.

[0093] El acero inoxidable 304LM4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, cerio, aluminio, calcio y/o magnesio, así como otras impurezas que pueden estar presentes a niveles residuales. El acero inoxidable 304LM4N puede fabricarse sin la adición de boro y el nivel residual de boro es normalmente > 0,0001 % en peso de B y < 0,0006 % en peso de B para las acerías que prefieren no añadir intencionadamente boro a las hornadas. Alternativamente, el acero inoxidable 304LM4N puede fabricarse para tener específicamente un contenido de boro > 0,001 % en peso de B y < 0,010 % en peso de B, pero preferiblemente > 0,0015 % en peso de B y < 0,0035 % en peso de B. El cerio es > 0,03 % en peso de Ce y < 0,08 % en peso de Ce. Si el acero inoxidable contiene cerio, posiblemente también contenga otros metales de tierras raras (REM) como lantano, ya que los REM se suministran muy a menudo a los fabricantes de acero inoxidable como mischmetal. Cabe señalar que los metales de tierras raras pueden utilizarse de forma individual o conjuntamente como mischmetal siempre que la cantidad total de REM se ajuste a los niveles de Ce especificados en el presente documento. Se puede añadir aluminio con un contenido de aluminio < 0,050 % en peso de Al, pero > 0,005 % en peso de Al y < 0,050 % en peso de Al y más preferiblemente > 0,010 % en peso de Al y < 0,030 % en peso de Al. Se puede añadir calcio y/o magnesio con un contenido de Ca y/o Mg de > 0,001 y < 0,010 % en peso de Ca y/o Mg pero preferiblemente < 0,005 % en peso de Ca y/o Mg.

[0094] A partir de lo anterior, las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 304LM4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 304LM4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S30403 y S30453, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 304LM4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0095] Cabe destacar también que si se especifica y utiliza el acero inoxidable 304LM4N forjado, esto puede suponer un ahorro global en los costes de fabricación y construcción, ya que pueden diseñarse componentes de paredes más finos que son más fáciles de manejar y requieren menos tiempo de fabricación. Por lo tanto, el acero inoxidable 304LM4N puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones industriales en las que se exige integridad estructural y resistencia a la corrosión, y es especialmente adecuado para aplicaciones de petróleo y gas en alta mar y en tierra.

[0096] El acero inoxidable 304LM4N forjado es ideal para su uso en una amplia gama de aplicaciones en diversos mercados y sectores industriales, como los sistemas de tuberías de la cubierta y los módulos fabricados utilizados para los buques de gas natural licuado flotante (FLNG, por sus siglas en inglés) en alta mar, debido al importante ahorro de peso y de tiempo de fabricación que se puede lograr, lo que a su vez supone a un importante ahorro de costes. El acero inoxidable 304LM4N también puede especificarse y utilizarse para sistemas de tuberías utilizados tanto en aplicaciones en alta mar como en tierra, como los sistemas de tuberías utilizados para buques de FLNG en alta mar y las plantas de GNL (LNG, por sus siglas en inglés) en tierra, debido a sus altas propiedades de resistencia mecánica y ductilidad, además de poseer una excelente tenacidad a temperaturas ambiente y criogénicas.

[0097] Además del acero inoxidable austenítico 304LM4N, también se propone un segundo modo de realización denominado apropiadamente 316LM4N en la presente descripción.

316LM4N

[0098] El acero inoxidable austenítico de alta resistencia 316LM4N comprende un alto nivel de nitrógeno y un equivalente especificado de resistencia a las picaduras de PREⁿ> 30, pero preferiblemente PREⁿ> 35. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado PREⁿse calcula utilizando las fórmulas:

[0099] El acero inoxidable 316LM4N ha sido formulado para poseer una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. La composición química del acero inoxidable 316LM4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C, 2,00 % en peso máx. de Mn, 0,030 % en peso máx. de P, 0,010 % en peso máx. de S, 0,75 % en peso máx. de Si, 16,00 % en peso de Cr -18,00 % en peso de Cr, 10,00 % en peso de Ni -14,00 % en peso de Ni, 2,00 % en peso de Mo - 4,00 % en peso de Mo, 0,40 % en peso de N - 0,70 % en peso de N.

[0100] El acero inoxidable 316LM4N también comprende principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B, 0,050 % en peso máx. de Al, 0,01 % en peso máx. de Ca y/o 0,01 % en peso máx. de Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales. La composición química del acero inoxidable 316LM4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 316LM4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que el análisis químico del acero inoxidable 316LM4N se ajusta para garantizar un PREⁿ> 30, pero preferiblemente PREⁿ> 35, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 316LM4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31603 y UNS S31653.

[0101] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 316LM4N se selecciona cuidadosamente para que comprenda los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con un segundo modo de realización,

Carbono (C)

[0102] El contenido de carbono del acero inoxidable 316LM4N es < 0,030 % en peso máximo de C, pero preferiblemente > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0103] El acero inoxidable 316LM4N del segundo modo de realización puede presentarse en dos variaciones: Con bajo contenido de manganeso o con alto contenido de manganeso.

[0104] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 316LM4N es < 2,0 % en peso de Mn, pero > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso de Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con dicha composición, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y > 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 2,85 y < 3,75.

[0105] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso del 316MN4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn, y más preferiblemente el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25.

Fósforo (P)

[0106] El contenido de fósforo del acero inoxidable 316LM4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 316LM4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0107] El contenido de azufre del acero inoxidable 316LM4N es < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 316LM4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0108] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 316LM4N se controla para que sea lo más bajo posible y en el segundo modo de realización, el 316LM4N tiene < 0,070 % en peso de O. Preferiblemente, el 3l6LM4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0109] El contenido de silicio del acero inoxidable 316LM4N tiene < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si.

Cromo (Cr)

[0110] El contenido de cromo del acero inoxidable 316LM4N es > 16,00 % en peso de Cr y < 18,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 17,25 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0111] El contenido de níquel del acero inoxidable 316LM4N es > 10,00 % en peso de Ni y < 14,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 13,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 12,00 % en peso de Ni.

Molibdeno (Mo)

[0112] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 316LM4N es > 2,00 % en peso de Mo y < 4,00 % en peso de Mo. Preferiblemente, el límite inferior es > 3,0 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0113] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 316LM4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, el 316LM4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N, y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0114] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS (PREⁿ) se calcula utilizando las fórmulas:

[0115] El acero inoxidable 316LM4N ha sido formulado específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 16,00 % en peso de Cr y < 18,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 17,25 % en peso de Cr,

(ii) Contenido de molibdeno > 2,00 % en peso de Mo y < 4,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 3,0 % en peso de Mo;

[0116] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 316LM4N alcanza un PREⁿde > 30, pero preferiblemente PREⁿ> 35. Esto asegura que la aleación también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 316LM4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31603 y UNS S31653. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0117] La composición química del acero inoxidable 316LM4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0118] El acero inoxidable 316LM4N también tiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos y Ce para 304LM4N también son aplicables aquí.

[0119] El acero inoxidable 316LM4N de acuerdo con el segundo modo de realización tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 316LM4N con las de UNS S31603 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 316LM4N podría ser 2,5 veces mayor que el especificado para UNS S31603. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 316LM4N con las de UNS S31653 puede sugerir que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 316LM4N es 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S31653.

[0120] El acero inoxidable 316LM4N de acuerdo con el segundo modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 316LM4N con las de UNS S31603 puede sugerir que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 316LM4N es más de 1,5 veces mayor que la especificada para UNS S31603. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 316LM4N con las de UNS S31653 puede sugerir que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 316LM4N podría ser 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S31653. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 316LM4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr, entonces se podría demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 316LM4N podría ser alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable dúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del acero inoxidable 316LM4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31603 y UNS S31653 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr.

[0121] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 316LM4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 316LM4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31603 y S31653 ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 316LM4N forjado pueden ser mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0122] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 316LM4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 316LM4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para el 316LM4N.

Wolframio (W)

[0123] El contenido de wolframio del acero inoxidable 316LM4N es < 2,00 % en peso y > 0,75 % en peso de W. Para variantes de acero inoxidable 316LM4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

PR E nw = % Cr [3.3 x % (M o W)] (16 x % N).

[0124] Esta variante del acero inoxidable 316LM4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 16,00 % en peso de Cr y < 18,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 17,25 % en peso de Cr;

(iii) Nitrógeno > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N; y (iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso y > 0,75 % en peso de W.

[0125] La variante del acero inoxidable 316LM4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 32, pero preferiblemente PRE^nw> 37. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono (C)

[0126] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable 316LM4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del acero inoxidable 316LM4N puede ser > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable 316LM4N pueden considerarse las versiones 316HM4N o 316M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niob¡o (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0127] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 316HM4N o 316M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse conteniendo altos niveles de carbono. Específicamente, la cantidad de carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 316HM4NTi o 316M4NTi para contrastar con las versiones genéricas de acero inoxidable 316LM4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Ti 5 x C mín., 0,70 % en peso máx. de Ti, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con titanio.

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 316HM4NNb o 316M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Nb 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con niobio.

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo 316HM4NNbTa o 316M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0128] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0129] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 316LM4N, junto con las otras variantes y modos de realización mencionados en el presente documento, se suministran en el estado de recocido de solubilización. Sin embargo, las piezas soldadas de los componentes, módulos y fabricaciones fabricados se suministran generalmente en el estado en que se soldaron, siempre que se hayan precalificado las calificaciones del procedimiento de soldadura adecuado de acuerdo con las respectivas normas y especificaciones. Para aplicaciones específicas, las versiones forjadas también pueden suministrarse en el estado de trabajado en frío.

[0130] Debe entenderse que el efecto de los diversos elementos y sus composiciones, tal como se analiza en relación con el 304LM4N, también son aplicables al 316LM4N (y a los modos de realización que se analizan a continuación) para apreciar cómo se obtiene la composición química óptima para el acero inoxidable 316LM4N (y el resto de los modos de realización).

[0131] Además de los aceros inoxidables austeníticos 304LM4N y 316LM4N, se propone también otra variante denominada apropiadamente 317L57M4N, que constituye un tercer modo de realización de la presente invención.

[317L57M4N]

[0132] El acero inoxidable austenítico de alta resistencia 317L57M4N tiene un alto nivel de nitrógeno y un equivalente especificado de resistencia a las picaduras de PREⁿs 40, pero preferiblemente PREⁿs 45. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado PREⁿse calcula utilizando las fórmulas:

[0133] El acero inoxidable 317L57M4N ha sido formulado para poseer una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. La composición química del acero inoxidable 317L57M4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C, 2,00 % en peso máx. de Mn, 0,030 % en peso máx. de P, 0,010 % en peso máx. de S, 0,75 % en peso máx. de Si, 18,00 % en peso de Cr - 20,00 % en peso de Cr, 11,00 % en peso de Ni - 15,00 % en peso de Ni, 5,00 % en peso de Mo - 7,00 % en peso de Mo, 0,40 % en peso de N - 0,70 % en peso de N.

[0134] El acero inoxidable 317L57M4N también comprende principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B, 0,050 % en peso máx. de Al, 0,010 % en peso máx. de Ca y/o 0,010 % en peso máx. de Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0135] La composición química del acero inoxidable 317L57M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 317L57M4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo alcanza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que el análisis químico del acero inoxidable 317L57M4N se ajusta para alcanzar un PREⁿs 40, pero preferiblemente PREⁿs 45, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 317L57M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753.

[0136] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 317L57M4N se selecciona cuidadosamente para que comprenda los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con el tercer modo de realización,

Carbono (C)

[0137] El contenido de carbono del acero inoxidable 317L57M4N es < 0,030 % en peso máximo de C. Preferiblemente, la cantidad de carbono debe ser s 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0138] El acero inoxidable 317LM57M4N del tercer modo de realización puede presentarse en dos variaciones: con bajo contenido de manganeso o con alto contenido de manganeso.

[0139] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 317L57M4N es < 2,0 % en peso de Mn. El rango es s 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente s 1,20 % en peso Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con dichas composiciones, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y s 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es s 2,85 y < 3,75.

[0140] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso del 317L57M4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es s 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn, y más preferiblemente, el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de s 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente s 2,85 y < 6,25.

Fósforo (P)

[0141] El contenido de fósforo del acero inoxidable 317L57M4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 317L57M4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y además aún más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0142] El contenido de azufre del acero inoxidable 317L57M4N del tercer modo de realización incluye < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 317L57M4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0143] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 317L57M4N se controla para que sea lo más bajo posible y, en el tercer modo de realización, el 317L57M4N también tiene < 0,070 % en peso de O. Preferiblemente, la aleación de 317L57M4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0144] El contenido de silicio del acero inoxidable 317L57M4N es < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones específicas de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si.

Cromo (Cr)

[0145] El contenido de cromo del acero inoxidable 317L57M4N es > 18,00 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 19,00 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0146] El contenido de níquel del acero inoxidable 317L57M4N es > 11,00 % en peso de Ni y < 15,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 14,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 13,00 % en peso de Ni para las aleaciones de menor rango de níquel.

[0147] Para las aleaciones de mayor rango de níquel, el contenido de níquel del acero inoxidable 317L57M4N puede tener > 13,50 % en peso de Ni y < 17,50 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior del Ni es < 16,50 % en peso de Ni y más preferiblemente < 15,50 % en peso de Ni para las aleaciones de mayor rango de níquel.

Molibdeno (Mo)

[0148] El contenido de molibdeno de la aleación de acero inoxidable 317L57M4N es > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el molibdeno tiene un máximo de 7,00 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0149] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 317L57M4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, el 317L57M4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N, y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0150] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

[0151] El acero inoxidable 317L57M4N ha sido formulado específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 18,00 % en peso de Cr y < 20,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 19,00 % en peso de Cr;

(ii) Contenido de molibdeno > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo

(iii) Nitrógeno > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

[0152] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 317L57M4N alcanza un PREⁿde > 40, y preferiblemente PREⁿ> 45. Esto asegura que la aleación tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 317L57M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0153] La composición química del acero inoxidable 317L57M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0154] El acero inoxidable 317L57M4N también tiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos y Ce para 304LM4N también son aplicables aquí.

[0155] El acero inoxidable 317L57M4N de acuerdo con el tercer modo de realización tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 317L57M4N con las de UNS S31703 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 317L57M4N podría ser 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 317L57M4N con las de UNS S31753 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 317L57M4N podría ser 1,79 veces mayor que el especificado para UNS S31753.

[0156] El acero inoxidable 317L57M4N de acuerdo con el tercer modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 317L57M4N con las de UNS S31703 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 317L57M4N podría ser 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 317L57M4N con las de UNS S31753 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 317L57M4N podría ser 1,36 veces mayor que la especificada para UNS S31753. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 317L57M4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr de la Tabla 2, entonces se puede demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 317L57M4N es alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del acero inoxidable 317L57M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr.

[0157] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 317L57M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 317L57M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y S31753, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 317L57M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0158] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 317L57M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 317L57M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para 317L57M4N.

Wolframio (W)

[0159] El contenido de wolframio del acero inoxidable 317L57M4N es < 2,00 % en peso y > 0,75 % en peso de W. Para variantes de acero inoxidable 317L57M4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

P R E nw = % Cr [3.3 x % ( M o W )] (16 x % N).

[0160] Esta variante del acero inoxidable 317L57M4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(ii) Contenido de molibdeno > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo,

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso y > 0,75 % en peso de W.

[0161] La variante del acero inoxidable 317L57M4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 42, pero preferiblemente PRE^nw> 47. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono (C)

[0162] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable 317L57M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del acero inoxidable 317L57M4N puede ser > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable 317L57M4N son las versiones 317H57M4N o 31757M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0163] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 317H57M4N o 31757M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 317H57M4NTi o 31757M4NTi para contrastar con las versiones genéricas de acero 317L574N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Ti 5 x C mín., 0,70 % en peso máx. de Ti, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con titanio.

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 317H57M4NNb o 31757M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Nb 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con niobio.

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 317H57M4NNbTa o 31757M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx de Nb Ta., 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0164] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0165] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 317L57M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0166] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente acero inoxidable austenítico de alta resistencia 317L35M4N, que constituye un cuarto modo de realización de la invención. El acero inoxidable 317L35M4N tiene prácticamente las mismas composiciones químicas que el acero inoxidable 317L57M4N, con la excepción del contenido de molibdeno. Por lo tanto, en lugar de repetir las distintas composiciones químicas, sólo se describe la diferencia.

[317L35M4N]

[0167] Como se ha mencionado anteriormente, el 317L35M4N tiene exactamente el mismo porcentaje en peso de carbono, manganeso, fósforo, azufre, oxígeno, silicio, cromo, níquel y nitrógeno que el tercer modo de realización, el acero inoxidable 317L57M4N, excepto por el contenido de molibdeno. En el acero inoxidable 317L57M4N, el nivel de molibdeno se encuentra entre 5,00 % en peso y 7,00 % en peso de Mo. Por el contrario, el contenido de molibdeno del acero inoxidable 317L35M4N se encuentra entre 3,00 % en peso y 5,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el 317L35M4N puede considerarse una versión con menos molibdeno del acero inoxidable 317L57M4N.

[0168] Debe entenderse que los apartados relacionados con 317L57M4N también son aplicables aquí, excepto por el contenido de molibdeno.

Molibdeno (Mo)

[0169] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 317L35M4N puede ser > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el contenido de molibdeno del 317L35M4N tiene un máximo de 5,00 % en peso de Mo.

PREⁿ

[0170] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS para el 317L35M4N se calcula utilizando las mismas fórmulas que para el 317L57M4N, pero debido al contenido de molibdeno diferente, el PREⁿes > 35, pero preferiblemente PREⁿ> 40. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 317L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0171] La composición química del acero inoxidable 317L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 317L35M4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0172] Como en el modo de realización de 317L57M4N, el acero inoxidable 317L35M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos y de Ce son las mismas que las de 317L57M4N y, por lo tanto, las de 304LM4N.

[0173] El acero inoxidable 317L35M4N del cuarto modo de realización tiene un límite elástico mínimo y una resistencia a la tracción mínima comparables o similares a los del acero inoxidable 317L57M4N. Asimismo, las propiedades de resistencia de las versiones forjadas y moldeadas del 317L35M4N también son comparables a las del 317L57M4N. De este modo, no se repiten aquí los valores específicos de resistencia y se hace referencia a los apartados anteriores de 317L57M4N. Una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado entre el 317L35M4N y las del acero inoxidable austenítico convencional UNS S31703, y entre el 317L35M4N y las del UNS S31753 sugiere un límite elástico y una resistencia a la tracción más fuertes de la magnitud similares a los encontrados para el 317L57M4N. Del mismo modo, una comparación de las propiedades de tracción del 317L35M4N demuestra que son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr, al igual que el 317L57M4N.

[0174] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 317L35M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 317L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y S31753, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 317L35M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0175] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 317L35M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 317L35M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 317L57M4N y las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para 317L35m4 n .

Wolframio (W)

[0176] El contenido de wolframio del acero inoxidable 317L35M4N es similar al del 317L57M4N y el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS, PRE^nw, del 317L35M4N calculado mediante las mismas fórmulas mencionadas anteriormente para el 317L57M4N es > 37, y preferiblemente PRE^nw> 42, debido al contenido de molibdeno diferente. Es evidente que el apartado relativo al uso y los efectos del wolframio para el 317L57M4N es también aplicable para el 317L35M4N.

[0177] Además, el 317L35M4N puede tener niveles más altos de carbono, denominados 317H35M4N y 31735M4N, que se corresponden respectivamente con el 317H57M4N y el 31757M4N, analizados anteriormente, y los rangos de % en peso de carbono analizados anteriormente también son aplicables al 317H35M4N y al 31735M4N.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0178] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 317H35M4N o 31735M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse conteniendo altos niveles de carbono. Específicamente, la cantidad de carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 317H35M4NTi o 31735M4NTi para contrastar con la genérica 317L35M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 317H35M4NNb o 31735M4NNb, en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 317H35M4NNbTa o 31735M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx.de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0179] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0180] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 317L35M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0181] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente 312L35M4N en la presente descripción, que constituye un quinto modo de realización de la invención.

[312L35M4N]

[0182] El acero inoxidable austenítico de alta resistencia 312L35M4N tiene un alto nivel de nitrógeno y un equivalente especificado de resistencia a las picaduras de PREⁿ> 37, pero preferiblemente PREⁿ> 42. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado PREⁿse calcula utilizando las fórmulas:

[0183] El acero inoxidable 312L35M4N ha sido formulado para poseer una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. La composición química del acero inoxidable 312L35M4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de análisis químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C, 2,00 % en peso máx. de Mn, 0,030 % en peso máx. de P, 0,010 % en peso máx. de S, 0,75 % en peso máx. de Si, 20,00 % en peso de Cr - 22,00 % en peso de Cr, 15,00 % en peso de Ni - 19,00 % en peso de Ni, 3,00 % en peso de Mo - 5,00 % en peso de Mo, 0,40 % en peso de N - 0,70 % en peso de N.

[0184] El acero inoxidable 312L35M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B, 0,050 % en peso máx. de Al, 0,010 % en peso máx. de Ca y/o 0,010 % en peso máx. de Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0185] La composición química del acero inoxidable 312L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 312L35M4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que la composición química del acero inoxidable 312L35M4N se ajusta para alcanzar un Pr Eⁿ> 37, pero preferiblemente PREⁿ> 42, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 312L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753.

[0186] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 312L35M4N se selecciona cuidadosamente para que comprenda los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con el quinto modo de realización,

Carbono (C)

[0187] El contenido de carbono del acero inoxidable 312L35M4N es < 0,030 % en peso máximo de C. Preferiblemente, la cantidad de carbono debe ser > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0188] El acero inoxidable 312L35M4N del quinto modo de realización puede presentarse en dos variaciones: con bajo contenido de manganeso o con alto contenido de manganeso.

[0189] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 312L35M4N es < 2,0 % en peso de Mn. El rango es > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con dichas composiciones, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y > 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 2,85 y < 3,75.

[0190] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso del 312L35M4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn y más preferiblemente, el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25.

Fósforo (P)

[0191] El contenido de fósforo del acero inoxidable 312L35M4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 317L57M4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0192] El contenido de azufre del acero inoxidable 312L35M4N del quinto modo de realización incluye < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 312L35M4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0193] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 312L35M4N se controla para que sea lo más bajo posible y en el quinto modo de realización, el 312L35M4N tiene < 0,070 % en peso de O. Preferiblemente, el 312L35M4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0194] El contenido de silicio del acero inoxidable 312L35M4N es < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones específicas de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si.

Cromo (Cr)

[0195] El contenido de cromo del acero inoxidable 312L35M4N es > 20,00 % en peso de Cr y < 22,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 21,00 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0196] El contenido de níquel del acero inoxidable 312L35M4N es > 15,00 % en peso de Ni y < 19,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 18,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 17,00 % en peso de Ni.

Molibdeno (Mo)

[0197] El contenido de molibdeno de la aleación de acero inoxidable 312L35M4N es > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el molibdeno de este modo de realización tiene un máximo de 5,00 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0198] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 312L35M4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, el 312L35M4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N, y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0199] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

[0200] El acero inoxidable 312L35M4N ha sido formulado específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 20,00 % en peso de Cr y < 22,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 21,00 % en peso de Cr;

(ii) Contenido de molibdeno > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,0 % en peso de Mo;

[0201] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 312L35M4N alcanza un PREⁿde > 37, y preferiblemente PREⁿ> 42. Esto asegura que la aleación tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 312L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0202] La composición química del acero inoxidable 312L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0203] El acero inoxidable 312L35M4N también tiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos y Ce para 304LM4N también son aplicables aquí.

[0204] El acero inoxidable 312L35M4N de acuerdo con el quinto modo de realización tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del novedoso e innovador acero inoxidable 312L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 312L35M4N podría ser 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 312L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 312L35M4N podría ser 1,79 veces mayor que el especificado para UNS S31753. Del mismo modo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 312L35M4N con las de UNS S31254 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 312L35M4N podría ser 1,38 veces mayor que el especificado para UNS S31254.

[0205] El acero inoxidable 312L35M4N de acuerdo con el quinto modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 312L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 312L35M4N podría ser más de 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 312L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 312L35M4N podría ser 1,36 veces mayor que la especificada para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 312L35M4N con las de UNS S31254 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 312L35M4N podría ser 1,14 veces mayor que la especificada para UNS S31254. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 312L35M4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr, entonces se puede demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 312L35M4N es alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del acero inoxidable 312L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, UNS S31753 y UNS S31254 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr.

[0206] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 312L35M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 312L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S31254, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 312L35M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0207] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 312L35M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 312L35M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables para 312L35M4N.

Wolframio (W)

[0208] El contenido de wolframio del acero inoxidable 312L35M4N es < 2,00 % en peso de W y > 0,75 % en peso de W. Para variantes de acero inoxidable 312L35M4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

P R E nw = % Cr [3,3 x % (M o W )] (16 x % N).

[0209] Esta variante del acero inoxidable 312L35M4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W.

[0210] La variante del acero inoxidable 312L35M4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 39, pero preferiblemente PRE^nw> 44. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono

[0211] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable 312L35M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del acero inoxidable 312L35M4N puede ser > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable 312L35M4N son las versiones 312H35M4N o 31235M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niob¡o (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0212] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 312H35M4N o 31235M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 312H35M4NTi o 31235M4NTi para contrastar con las versiones genéricas de acero 312L35M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 312H35M4NNb o 31235M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 312H35M4NNbTa o 31235M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx.de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0213] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0214] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 312L35M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0215] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente acero inoxidable austenítico de alta resistencia 312L57M4N, que constituye un sexto modo de realización de la invención. El acero inoxidable 312L57M4N tiene prácticamente la misma composición química que el acero inoxidable 312L35M4N, con la excepción del contenido de molibdeno. Por lo tanto, en lugar de repetir las distintas composiciones químicas, sólo se describe la diferencia.

[312L57M4N]

[0216] Como se ha mencionado anteriormente, el 312L57M4N tiene exactamente el mismo porcentaje en peso de carbono, manganeso, fósforo, azufre, oxígeno, silicio, cromo, níquel y nitrógeno que el quinto modo de realización, el acero inoxidable 312L35M4N, excepto por el contenido de molibdeno. En el 312L35M4N, el contenido de molibdeno se encuentra entre 3,00 % en peso y 5,00 % en peso. Por el contrario, el contenido de molibdeno del acero inoxidable 312L57M4N se encuentra entre 5,00 % en peso y 7,00 % en peso. En otras palabras, el 312L57M4N puede considerarse una versión con más molibdeno del acero inoxidable 312L35M4N.

[0217] Debe entenderse que los apartados relacionados con 312L35M4N también son aplicables aquí, excepto por el contenido de molibdeno.

Molibdeno (Mo)

[0218] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 312L57M4N puede ser > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el contenido de molibdeno del 312L57M4N tiene un máximo de 7,00 % en peso de Mo.

PREⁿ

[0219] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS para el 312L57M4N se calcula utilizando las mismas fórmulas que para el 312L35M4N, pero debido al contenido de molibdeno, el PREⁿes > 43, pero preferiblemente PREⁿ> 48. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 312L57M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0220] La composición química del acero inoxidable 312L57M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0221] Al igual que en el modo de realización 312L35M4N, el acero inoxidable 312L57M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, cerio, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 312L35M4N y, por lo tanto, las de 304LM4N.

[0222] El acero inoxidable 312L57M4N del sexto modo de realización tiene un límite elástico mínimo y una resistencia a la tracción mínima comparables o similares a los del acero inoxidable 312L35M4N. Asimismo, las propiedades de resistencia de las versiones forjadas y moldeadas del 312L57M4N también son comparables con las del 312L35M4N. De este modo, los valores específicos de resistencia no se repiten aquí y se hace referencia a los apartados anteriores de 312L35M4N. Una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado entre el 312L57M4N y las del acero inoxidable austenítico convencional UNS S31703, y entre el 312L57M4N y las del UNS S31753/UNS S31254, sugiere un límite elástico y una resistencia a la tracción más fuertes de la magnitud similares a los encontrados para el 312L35M4N. Del mismo modo, una comparación de las propiedades de tracción del 312L57M4N demuestra que son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr, al igual que el 312L35M4N.

[0223] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 312L57M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 312L57M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S31254, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 312L57M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0224] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 312L57M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 312L57M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 312L35M4N y las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para 312L57m4 n .

Wolframio (W)

[0225] El contenido de wolframio del acero inoxidable 312L57M4N es similar al del 312L35M4N y el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS, PRE^nw, del 312L57M4N calculado mediante las mismas fórmulas mencionadas anteriormente para el 312L35M4N es PRE^nwS 45, y preferiblemente PRE^nwS 50, debido al contenido de molibdeno diferente. Es evidente que el apartado relativo al uso y los efectos del wolframio para el 312L35M4N es también aplicable para el 312L57M4N.

[0226] Además, el 312L57M4N puede tener niveles más altos de carbono, denominados 312H57M4N o 31257M4N, que se corresponden respectivamente con el 312H35M4N y el 31235M4N, analizados anteriormente, y los rangos de % en peso de carbono analizados anteriormente también son aplicables al 312H57M4N y al 31257M4N.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0227] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 312H57M4N o 31257M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 312H57M4NTi o 31257M4NTi para contrastar con las versiones genéricas de acero inoxidable 312L57M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 312H57M4NNb o 31257M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 312H57M4NNbTa o 31257M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0228] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0229] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 312L57M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0230] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente 320L35M4N en la presente descripción, que constituye un séptimo modo de realización de la invención.

[320L35M4N]

[0231] El acero inoxidable austenítico de alta resistencia 320L35M4N tiene un alto nivel de nitrógeno y un equivalente especificado de resistencia a las picaduras de PREⁿs 39, pero preferiblemente PREⁿs 44. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado PREⁿse calcula utilizando las fórmulas:

[0232] El acero inoxidable 320L35M4N ha sido formulado para poseer una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. La composición química del acero inoxidable 320L35M4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de análisis químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C, 2,00 % en peso máx. de Mn, 0,030 % en peso máx. de P, 0,010 % en peso máx. de S, 0,75 % en peso máx. de Si, 22,00 % en peso de Cr - 24,00 % en peso de Cr, 17,00 % en peso de Ni - 21,00 % en peso de Ni, 3,00 % en peso de Mo - 5,00 % en peso de Mo, 0,40 % en peso de N - 0,70 % en peso de N.

[0233] El acero inoxidable 320L35M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B, 0,050 % en peso máx. de Al, 0,010 % en peso máx. de Ca y/o 0,010 % en peso máx. de Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0234] La composición química del acero inoxidable 320L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 320L35M4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que la composición química del acero inoxidable 320L35M4N se ajusta para alcanzar un Pr Eⁿ> 39, pero preferiblemente PREⁿ> 44, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 320L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753.

[0235] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 320L35M4N se selecciona cuidadosamente para comprender los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con el séptimo modo de realización,

Carbono (C)

[0236] El contenido de carbono del acero inoxidable 320L35M4N es < 0,030 % en peso máximo de C. Preferiblemente, la cantidad de carbono debe ser > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0237] El acero inoxidable 320L35M4N del séptimo modo de realización puede presentarse en dos variaciones: con bajo manganeso o con alto manganeso.

[0238] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 320L35M4N es < 2,0 % en peso de Mn. El rango es > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con dichas composiciones, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y > 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 2,85 y < 3,75.

[0239] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso del 320L35M4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn y más preferiblemente, el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25.

Fósforo (P)

[0240] El contenido de fósforo del acero inoxidable 320L35M4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 320L35M4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0241] El contenido de azufre del acero inoxidable 320L35M4N del séptimo modo de realización incluye < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 320L35M4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0242] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 320L35M4N se controla para que sea lo más bajo posible y en el séptimo modo de realización, el 320L35M4N tiene < 0,070 % en peso de 0. Preferiblemente, el 320L35M4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0243] El contenido de silicio del acero inoxidable 320L35M4N es < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones específicas de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si.

Cromo (Cr)

[0244] El contenido de cromo del acero inoxidable 320L35M4N es > 22,00 % en peso de Cr y < 24,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 23,00 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0245] El contenido de níquel del acero inoxidable 320L35M4N es > 17,00 % en peso de Ni y < 21,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 20,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 19,00 % en peso de Ni.

Molibdeno (Mo)

[0246] El contenido de molibdeno de la aleación de acero inoxidable 320L35M4N es > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0247] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 320L35M4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, el 320L35M4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N, y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0248] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

[0249] El acero inoxidable 320L35M4N ha sido formulado específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 22,00 % en peso de Cr y < 24,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 23,00 % en peso de Cr;

(ii) Contenido de molibdeno > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo,

[0250] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 320L35M4N alcanza un PREⁿde > 39, y preferiblemente PREⁿ> 44. Esto asegura que la aleación tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 320L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0251] La composición química del acero inoxidable 320L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0252] El acero inoxidable 320L35M4N también tiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos y Ce para 304LM4N también son aplicables aquí.

[0253] El acero inoxidable 320L35M4N de acuerdo con el séptimo modo de realización tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 320L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 320L35M4N podría ser 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 320L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 320L35M4N podría ser 1,79 veces mayor que el especificado para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 320L35M4N con las de UNS S32053 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 320L35M4N podría ser 1,45 veces mayor que el especificado para UNS S32053.

[0254] El acero inoxidable 320L35M4N de acuerdo con el séptimo modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 320L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 320L35M4N podría ser más de 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 320L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 320L35M4N podría ser 1,36 veces mayor que la especificada para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 320L35M4N con las de UNS S32053 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 320L35M4N podría ser 1,17 veces mayor que la especificada para UNS S32053. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 320L35M4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr, entonces se puede demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 320L35M4N es alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del novedoso e innovador acero inoxidable 320L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, UNS S31753 y UNS S32053 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr.

[0255] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 320L35M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 320L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S32053 porque las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 320L35M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0256] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 320L35M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 320L35M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables para 320L35M4N.

Wolframio (W)

[0257] El contenido de wolframio del acero inoxidable 320L35M4N es < 2,00 % en peso de W y > 0,75 % en peso de W. Para variantes de acero inoxidable 320L35M4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

PR E nw = % Cr [3.3 x % (M o W)] (16 x % N).

[0258] Esta variante del acero inoxidable 320L35M4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W.

[0259] La variante del acero inoxidable 320L35M4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 41, pero preferiblemente PRE^nw> 46. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono (C)

[0260] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable 320L35M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del acero inoxidable 320L35M4N es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable 320L35M4N son las versiones 320H35M4N o 32035M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0261] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 320H35M4N o 32035M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, la cantidad de carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 320H35M4NTi o 32035M4NTi para contrastar con las versiones genéricas de 320L35M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 320H35M4NNb o 32035M4NNb donde el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 320H35M4NNbTa o 32035M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Z I 1 Nb , | Z

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0262] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0263] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 320L35M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0264] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente acero inoxidable austenítico de alta resistencia 320L57M4N, que constituye un octavo modo de realización de la invención. El acero inoxidable 320L57M4N tiene prácticamente la misma composición química que el acero inoxidable 320L35M4N, con la excepción del contenido de molibdeno. Por lo tanto, en lugar de repetir las distintas composiciones químicas, sólo se describe la diferencia.

[320L57M4N]

[0265] Como se ha mencionado anteriormente, el 320L57M4N tiene exactamente el mismo porcentaje en peso de carbono, manganeso, fósforo, azufre, oxígeno, silicio, cromo, níquel y nitrógeno que el séptimo modo de realización, el acero inoxidable 320L35M4N, excepto por el contenido de molibdeno. En el 320L35M4N, el contenido de molibdeno se encuentra entre 3,00 % en peso y 5,00 % en peso de Mo. Por el contrario, el contenido de molibdeno del acero inoxidable 320L57M4N se encuentra entre 5,00 % en peso y 7,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el 320L57M4N puede considerarse una versión con más molibdeno del acero inoxidable 320L35M4N.

[0266] Debe entenderse que los apartados relacionados con 320L35M4N también son aplicables aquí, excepto por el contenido de molibdeno.

Molibdeno (Mo)

[0267] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 320L57M4N puede ser > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el contenido de molibdeno del 320L57M4N tiene un máximo de 7,00 % en peso de Mo.

PREⁿ

[0268] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS para el 320L57M4N se calcula utilizando las mismas fórmulas que para el 320L35M4N, pero debido al contenido de molibdeno, el PREⁿes > 45, pero preferiblemente PREN > 50. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 320L57M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0269] La composición química del acero inoxidable 320L57M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0270] Al igual que en el modo de realización 320L35M4N, el acero inoxidable 320L57M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso y las composiciones de estos elementos y de Ce son las mismas que las de 320L35M4N y, por lo tanto, las de 304Lm 4n .

[0271] El acero inoxidable 320L57M4N del octavo modo de realización tiene un límite elástico mínimo y una resistencia a la tracción mínima comparables o similares a los del acero inoxidable 320L35M4N. Asimismo, las propiedades de resistencia de las versiones forjadas y moldeadas del 320L57M4N también son comparables a las del 320L35M4N. De este modo, no se repiten aquí los valores específicos de resistencia y se hace referencia a los apartados anteriores de 320L35M4N. Una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado entre el 320L57M4N y las del acero inoxidable austenítico convencional UNS S31703, y entre el 320L57M4N y las del UNS S31753/UNS S32053, sugiere un límite elástico y una resistencia a la tracción más fuertes de la magnitud similares a los encontrados para el 320L35M4N. Del mismo modo, una comparación de las propiedades de tracción del 320L57M4N demuestra que son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr, al igual que el 320L35M4N.

[0272] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 320L57M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 320L57M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S32053, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 320L57M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0273] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 320L57M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 320L57M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 320L35M4N y de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para 320L57m 4n .

Wolframio (W)

[0274] El contenido de wolframio del acero inoxidable 320L57M4N es similar al del 320L35M4N y el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS, PRE^nw, del 320L57M4N calculado mediante las mismas fórmulas mencionadas anteriormente para el 320L35M4N es PRE^nwS 47, y preferiblemente PRE^nwS 52, debido al contenido de molibdeno diferente. Es evidente que el apartado relativo al uso y los efectos del wolframio para el 320L35M4N es también aplicable para el 320L57M4N.

[0275] Además, el 320L57M4N puede tener niveles más altos de carbono, denominados 320H57M4N o 32057M4N, que se corresponden respectivamente con el 320H35M4N y el 32035M4N, analizados anteriormente, y los rangos de % en peso de carbono analizados anteriormente también son aplicables al 320H57M4N y al 32057M4N.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0276] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 320H57M4N o 32057M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 320H57M4NTi o 32057M4NTi para contrastar con la genérica 320L57M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 320H57M4NNb o 32057M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 320H57M4NNbTa o 32057M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0277] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0278] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 320L57M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0279] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente 326L35M4N en la presente descripción, que constituye un noveno modo de realización de la invención.

[326L35M4N]

[0280] El acero inoxidable austenítico de alta resistencia 326L35M4N tiene un alto nivel de nitrógeno y un equivalente especificado de resistencia a las picaduras de PREⁿs 42, pero preferiblemente PREⁿs 47. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado PREⁿse calcula utilizando las fórmulas:

PR E n = % Cr (3.3 x % M o ) (16 x % N).

[0281] El acero inoxidable 326L35M4N ha sido formulado para poseer una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. La composición química del acero inoxidable 326L35M4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de análisis químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C, 2,00 % en peso máx. de Mn, 0,030 % en peso máx. de P, 0,010 % en peso máx. de S, 0,75 % en peso máx. de Si, 24,00 % en peso de Cr - 26,00 % en peso de Cr, 19,00 % en peso de Ni - 23,00 % en peso de Ni, 3,00 % en peso de Mo - 5,00 % en peso de Mo, 0,40 % en peso de N - 0,70 % en peso de N.

[0282] El acero inoxidable 326L35M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B, 0,050 % en peso máx. de Al, 0,010 % en peso máx. de Ca y/o 0,010 % en peso máx. de Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0283] La composición química del acero inoxidable 326L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 326L35M4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que la composición química del acero inoxidable 326L35M4N se ajusta para alcanzar un PREⁿ> 42, pero preferiblemente PREⁿ> 47, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 326L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753.

[0284] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 326L35M4N se selecciona cuidadosamente para que comprenda los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con el noveno modo de realización,

Carbono (C)

[0285] El contenido de carbono del acero inoxidable 326L35M4N es < 0,030 % en peso máximo de C. Preferiblemente, la cantidad de carbono debe ser > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0286] El acero inoxidable 326L35M4N del noveno modo de realización puede presentarse en dos variaciones: con bajo manganeso o con alto manganeso.

[0287] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 326L35M4N es < 2,0 % en peso de Mn. El rango es > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con dichas composiciones, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y > 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 2,85 y < 3,75.

[0288] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso de 326L35M4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn y más preferiblemente, el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25 para las aleaciones de mayor rango de manganeso.

Fósforo (P)

[0289] El contenido de fósforo del acero inoxidable 326L35M4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 326L35M4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0290] El contenido de azufre del acero inoxidable 326L35M4N del noveno modo de realización incluye < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 326L35M4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0291] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 326L35M4N se controla para que sea lo más bajo posible y en el noveno modo de realización, el 326L35M4N tiene < 0,070 % en peso de O. Preferiblemente, el 326L35M4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0292] El contenido de silicio del acero inoxidable 326L35M4N es < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones específicas de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si.

Cromo (Cr)

[0293] El contenido de cromo del acero inoxidable 326L35M4N es > 24,00 % en peso de Cr y < 26,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 25,00 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0294] El contenido de níquel del acero inoxidable 326L35M4N es > 19,00 % en peso de Ni y < 23,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 22,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 2 l ,00 % en peso de Ni.

Molibdeno (Mo)

[0295] El contenido de molibdeno de la aleación de acero inoxidable 326L35M4N es > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0296] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 326L35M4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, el 326L35M4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0297] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

[0298] El acero inoxidable 326L35M4N ha sido formulado específicamente para tener la siguiente composición:

i) Contenido de cromo > 24,00 % en peso de Cr y < 26,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 25,00 % en peso de Cr;

ii) Contenido de molibdeno > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo,

iii) Contenido de nitrógeno > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N y más preferiblemente > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

[0299] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 326L35M4N alcanza un PREⁿde > 42, pero preferiblemente PREⁿ> 47. Esto asegura que la aleación tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 326L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0300] La composición química del acero inoxidable 326L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0301] El acero inoxidable 326L35M4N también tiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos y Ce para 304LM4N también son aplicables aquí.

[0302] El acero inoxidable 326L35M4N de acuerdo con el noveno modo de realización tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 326L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 326L35M4N podría ser 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 326L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 326L35M4N podría ser 1,79 veces mayor que el especificado para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 326L35M4N con las de UNS S32615 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 326L35M4N podría ser 1,95 veces mayor que el especificado para UNS S32615.

[0303] El acero inoxidable 326L35M4N de acuerdo con el noveno modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 326L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 326L35M4N podría ser más de 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 326L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 326L35M4N podría ser 1,36 veces mayor que la especificada para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 326L35M4N con las de UNS S32615 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 326L35M4N podría ser 1,36 veces mayor que la especificada para UNS S32615. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 326L35M4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr, entonces se puede demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 326L35M4N es alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del acero inoxidable 326L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, UNS S31753 y UNS S32615 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr.

[0304] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 326L35M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 326L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S32615, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 326L35M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0305] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 326L35M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 326L35M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables para 320L35M4N.

Wolframio (W)

[0306] El contenido de wolframio del acero inoxidable 326L35M4N es < 2,00 % en peso de W y > 0,75 % en peso de W. Para variantes de acero inoxidable 326L35M4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

PREnw = % Cr [3.3 x % (M o W)] (16 x % N).

[0307] Esta variante del acero inoxidable 326L35M4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 24,00 % en peso de Cr y < 26,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 25,00 % en peso de Cr;

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W.

[0308] La variante del acero inoxidable 326L35M4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 44, pero preferiblemente PRE^nw> 49. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono (C)

[0309] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable 326L35M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del acero inoxidable 320L35M4N puede ser > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable 326L35M4N son las versiones 326H35M4N o 32635M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niob¡o (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0310] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 326H35M4N o 32635M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 326H35M4NTi o 32635M4NTi para contrastar con las versiones genéricas de 326L35M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 326H35M4NNb o 32635M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 326H35M4NNbTa o 32635M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx.de Ta.

[0311] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0312] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 326L35M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0313] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente acero inoxidable austenítico de alta resistencia 326L57M4N, que constituye un décimo modo de realización de la invención. El acero inoxidable 326L57M4N tiene prácticamente la misma composición química que el acero inoxidable 326L35M4N, con la excepción del contenido de molibdeno. Por lo tanto, en lugar de repetir las distintas composiciones químicas, sólo se describe la diferencia.

[326L57M4N]

[0314] Como se ha mencionado anteriormente, el 326L57M4N tiene exactamente el mismo porcentaje en peso de carbono, manganeso, fósforo, azufre, oxígeno, silicio, cromo, níquel y nitrógeno que el noveno modo de realización, el acero inoxidable 326L35M4N, excepto por el contenido de molibdeno. En el 326L35M4N, el contenido de molibdeno se encuentra entre 3,00 % en peso y 5,00 % en peso de Mo. Por el contrario, el contenido de molibdeno del acero inoxidable 326L57M4N se encuentra entre 5,00 % en peso y 7,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el 326L57M4N puede considerarse una versión con más molibdeno del acero inoxidable 326L35M4N.

[0315] Debe entenderse que los apartados relacionados con 326L35M4N también son aplicables aquí, excepto por el contenido de molibdeno.

Molibdeno (Mo)

[0316] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 326L57M4N puede ser > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, y más preferiblemente > 6,50 % en peso de Mo. En otras palabras, el contenido de molibdeno del 326L57M4N tiene un máximo de 7,00 % en peso de Mo.

PREⁿ

[0317] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS para el 326L57M4N se calcula utilizando las mismas fórmulas que para el 326L35M4N, pero debido al contenido de molibdeno, el PREⁿes > 48,5, pero preferiblemente PREⁿ> 53,5. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 326L57M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0318] La composición química del acero inoxidable 326L57M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0319] Como en el modo de realización 326L35M4N, el acero inoxidable 326L57M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso y las composiciones de estos elementos y de Ce son las mismas que las de 326L35M4N y, por lo tanto, las de 304LM4N.

[0320] El acero inoxidable 326L57M4N del décimo modo de realización tiene un límite elástico mínimo y una resistencia a la tracción mínima comparables o similares a los de acero inoxidable 326L35M4N. Asimismo, las propiedades de resistencia de las versiones forjadas y moldeadas del 326L57M4N también son comparables a las del 326L35M4N. De este modo, no se repiten aquí los valores específicos de resistencia y se hace referencia a los apartados anteriores de 326L35M4N. Una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado entre el 326L57M4N y las del acero inoxidable austenítico convencional UNS S31703, y entre el 326L57M4N y las del UNS S31753/UNS S32615, sugiere un límite elástico y una resistencia a la tracción más fuertes de la magnitud similares a los encontrados para el 326L35M4N. Del mismo modo, una comparación de las propiedades de resistencia a la tracción del 326L57M4N demuestra que son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr, al igual que el 326L35M4N.

[0321] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 326L57M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 326L57M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S32615, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 326L57M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0322] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 326L57M4N para fabricarse conteniendo niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 326L57M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 326L35M4N y de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para 326L57m 4n .

Wolframio (W)

[0323] El contenido de wolframio del acero inoxidable 326L57M4N es similar al del 326L35M4N y el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS, PRE^nw, del 326L57M4N calculado mediante las mismas fórmulas mencionadas anteriormente para el 326L35M4N es PRE^nw> 50,5, y preferiblemente PRE^nw> 55,5, debido al contenido de molibdeno diferente. Es evidente que el apartado relativo al uso y los efectos del wolframio para el 326L35M4N es también aplicable para el 326L57M4N.

[0324] Además, el 326L57M4N puede tener niveles más altos de carbono, denominados 326H57M4N o 32657M4N, que se corresponden respectivamente con el 326H35M4N y el 32635M4N, analizados anteriormente, y los rangos de % en peso de carbono analizados anteriormente también son aplicables al 326H57M4N y al 32657M4N.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0325] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 326H57M4N o 32657M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, la cantidad de carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 326H57M4NTi o 32657M4NTi para contrastar con la genérica 326L57M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 326H57M4NNb o 32657M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 326H57M4NNbTa o 32657M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0326] Variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0327] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 326L57M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0328] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente 351L35M4N en la presente descripción, que constituye un undécimo modo de realización de la invención.

[351L35M4N]

[0329] El acero inoxidable 351L35M4N tiene un alto nivel de nitrógeno y un equivalente especificado de resistencia a las picaduras de PREⁿs 44, pero preferiblemente PREⁿs 49. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado Pr Eⁿse calcula utilizando las fórmulas:

[0330] El acero inoxidable 351L35M4N ha sido formulado para poseer una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. La composición química del acero inoxidable 351L35M4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de análisis químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C, 2,00 % en peso máx. de Mn, 0,030 % en peso máx. de P, 0,010 % en peso máx. de S, 0,75 % en peso máx. de Si, 26,00 % en peso de Cr - 28,00 % en peso de Cr, 21,00 % en peso de Ni - 25,00 % en peso de Ni, 3,00 % en peso de Mo - 5,00 % en peso de Mo, 0,40 % en peso de N - 0,70 % en peso de N.

[0331] El acero inoxidable 351L35M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B, 0,050 % en peso máx. de Al, 0,010 % en peso máx. de Ca y/o 0,010 % en peso máx. de Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0332] La composición química del acero inoxidable 351L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 351L35M4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que el análisis químico del acero inoxidable 351L35M4N se ajusta para alcanzar un PREⁿ> 44, pero preferiblemente PREⁿ> 49, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 351L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753.

[0333] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 351L35M4N se selecciona cuidadosamente para que comprenda los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con el undécimo modo de realización,

Carbono (C)

[0334] El contenido de carbono del acero inoxidable 351L35M4N es < 0,030 % en peso máximo de C. Preferiblemente, la cantidad de carbono debe ser > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0335] El acero inoxidable 351L35M4N del undécimo modo de realización puede presentarse en dos variaciones: con bajo manganeso o con alto manganeso.

[0336] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 351L35M4N es < 2,0 % en peso de Mn. El rango es > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con dichas composiciones, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y > 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 1,42 y < 3,75.

[0337] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso del 351L35M4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn y más preferiblemente, el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25.

Fósforo (P)

[0338] El contenido de fósforo del acero inoxidable 351L35M4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 351L35M4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0339] El contenido de azufre del acero inoxidable 351L35M4N del undécimo modo de realización incluye < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 351L35M4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0340] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 351L35M4N se controla para que sea lo más bajo posible y en el undécimo modo de realización, el 351L35M4N tiene < 0,070 % en peso de O. Preferiblemente, el 351L35M4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0341] El contenido de silicio del acero inoxidable 351L35M4N es < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones específicas de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si. Cromo (Cr)

[0342] El contenido de cromo del acero inoxidable 351L35M4N es > 26,00 % en peso de Cr y < 28,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 27,00 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0343] El contenido de níquel del acero inoxidable 351L35M4N es > 21,00 % en peso de Ni y < 25,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 24,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 23,00 % en peso de Ni.

Molibdeno (Mo)

[0344] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 351L35M4N es > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0345] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 351L35M4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, el 351L35M4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0346] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

[0347] El acero inoxidable 351L35M4N ha sido formulado específicamente para tener la siguiente composición:

(i) Contenido de cromo > 26,00 % en peso de Cr y < 28,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 27,00 % en peso de Cr;

[0348] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 351L35M4N alcanza un PREⁿde > 44, pero preferiblemente PREⁿ> 49. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 351L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0349] La composición química del acero inoxidable 351L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0350] El acero inoxidable 351L35M4N también tiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos y Ce para 304LM4N también son aplicables aquí.

[0351] El acero inoxidable 351L35M4N de acuerdo con el undécimo modo de realización tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 351L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 351L35M4N podría ser 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 351L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 351L35M4N podría ser 1,79 veces mayor que el especificado para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 351L35M4N con las de UNS S35115 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 351L35M4N podría ser 1,56 veces mayor que el especificado para UNS S35115.

[0352] El acero inoxidable 351L35M4N de acuerdo con el undécimo modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 351L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 351L35M4N podría ser más de 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 351L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 351L35M4N podría ser 1,36 veces mayor que la especificada para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 351L35M4N con las de UNS S35115 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 351L35M4N podría ser 1,28 veces mayor que la especificada para UNS S35115. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 351L35M4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr, entonces se puede demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 351L35M4N es alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del acero inoxidable 351L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, UNS S31753 y UNS S35115 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr.

[0353] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 351L35M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 351L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S35115, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 351L35M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0354] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 351L35M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 351L35M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables para 351L35M4N.

Wolframio (W)

[0355] El contenido de wolframio del acero inoxidable 351L35M4N es < 2,00 % en peso de W y > 0,75 % en peso de W. Para variantes de acero inoxidable 351L35M4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

P R E nw = % Cr [3.3 x % (M o W )] (16 x % N).

[0356] Esta variante del acero inoxidable 351L35M4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W.

[0357] La variante del acero inoxidable 351L35M4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 46, pero preferiblemente PRE^nw> 51. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono (C)

[0358] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable 351L35M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del acero inoxidable 351L35M4N puede ser > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable 351L35M4N son las versiones 351H35M4N o 35135M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0359] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 351H35M4N o 35135M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, la cantidad de carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 351H35M4NTi o 35135M4NTi para contrastar con la genérica 351L35M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 351H35M4NNb o 35135M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 351H35M4NNbTa o 35135M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0360] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0361] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 351L35M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0362] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente acero inoxidable austenítico de alta resistencia 351L57M4N, que constituye un duodécimo modo de realización de la invención. El acero inoxidable 351L57M4N tiene prácticamente la misma composición química que el 351L35M4N, con la excepción del contenido de molibdeno. Por lo tanto, en lugar de repetir las distintas composiciones químicas, sólo se describe la diferencia.

[351L57M4N]

[0363] Como se ha mencionado anteriormente, el 351L57M4N tiene exactamente el mismo porcentaje en peso de carbono, manganeso, fósforo, azufre, oxígeno, silicio, cromo, níquel y nitrógeno que el undécimo modo de realización, el acero inoxidable 351L35M4N, excepto por el contenido de molibdeno. En el 351L35M4N, el contenido de molibdeno se encuentra entre 3,00 % en peso y 5,00 % en peso de Mo. Por el contrario, el contenido de molibdeno del acero inoxidable 351L57M4N se encuentra entre 5,00 % en peso y 7,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el 351L57M4N puede considerarse una versión con más molibdeno del acero inoxidable 351L35M4N.

[0364] Debe entenderse que los apartados relacionados con 351L35M4N también son aplicables aquí, excepto por el contenido de molibdeno.

Molibdeno (Mo)

[0365] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 351L57M4N puede ser > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 5,50 % en peso de Mo y < 6,50 % en peso de Mo y más preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el contenido de molibdeno del 351L57M4N tiene un máximo de 7,00 % en peso de Mo.

PREⁿ

[0366] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS para el 351L57M4N se calcula utilizando las mismas fórmulas que para el 351L35M4N, pero debido al contenido de molibdeno, el PREⁿes > 50,5, pero preferiblemente PREN > 55,5. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 351L57M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0367] La composición química del acero inoxidable 351L57M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0368] Como en el modo de realización 351L35M4N, el acero inoxidable 351L57M4N también comprende principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso y las composiciones de estos elementos y de Ce son las mismas que las de 351L35M4N y, por lo tanto, las de 304Lm 4n .

[0369] El acero inoxidable 351L57M4N del duodécimo modo de realización tiene un límite elástico mínimo y una resistencia a la tracción mínima comparables o similares a los del acero inoxidable 351L35M4N. Asimismo, las propiedades de resistencia de las versiones forjadas y moldeadas del 351L57M4N también son comparables a las del 351L35M4N. De este modo, no se repiten aquí los valores específicos de resistencia y se hace referencia a los apartados anteriores de 351L35M4N. Una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado entre el 351L57M4N y las del acero inoxidable austenítico convencional UNS S31703, y entre el 351L57M4N y las del UNS S31753/UNS S35115 sugiere un límite elástico y una resistencia a la tracción más fuertes de la magnitud similares a los encontrados para el 351L35M4N. Del mismo modo, una comparación de las propiedades de tracción del 351L57M4N demuestra que son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr, al igual que el 351L35M4N.

[0370] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 351L57M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 351L57M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S35115, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 351L57M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0371] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 351L57M4N para fabricarse conteniendo niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 351L57M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 351L35M4N y de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para 351L57m 4n .

Wolframio (W)

[0372] El contenido de wolframio del acero inoxidable 351L57M4N es similar al del 351L35M4N y el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS, PRE^nw, del 351L57M4N calculado mediante las mismas fórmulas mencionadas anteriormente para el 351L35M4N es PRE^nw> 52,5, y preferiblemente PRE^nw> 57,5, debido al contenido de molibdeno diferente. Es evidente que el apartado relativo al uso y los efectos del wolframio para el 351L35M4N es también aplicable para el 351L57M4N.

[0373] Además, el 351L57M4N puede tener niveles más altos de carbono, denominados 351H57M4N o 35157M4N, que se corresponden respectivamente con el 351H35M4N y el 35135M4N, analizados anteriormente, y los rangos de % en peso de carbono analizados anteriormente también son aplicables al 351H57M4N y al 35157M4N.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0374] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 351H57M4N o 35157M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, la cantidad de carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

(i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 351H57M4NTi o 35157M4NTi para contrastar con la genérica 351L57M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 351H57M4NNb o 35157M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 351H57M4NNbTa o 35157M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0375] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0376] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 351L57M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

Además, se propone otra variación denominada apropiadamente 353L35M4N en la presente descripción, que constituye un decimotercer modo de realización de la invención.

[353L35M4N]

[0377] El acero inoxidable 353L35M4N tiene un alto nivel de nitrógeno y un equivalente especificado de resistencia a las picaduras de PREⁿs 46, pero preferiblemente PREⁿs 51. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado PREN se calcula utilizando las fórmulas:

[0378] El acero inoxidable 353L35M4N ha sido formulado para poseer una combinación única de propiedades de alta resistencia mecánica con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. La composición química del acero inoxidable 353L35M4N es selectiva y se caracteriza por una aleación de análisis químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación, 0,030 % en peso máx. de C, 2,00 % en peso máx. de Mn, 0,030 % en peso máx. de P, 0,010 % en peso máx. de S, 0,75 % en peso máx. de Si, 28,00 % en peso de Cr - 30,00 % en peso de Cr, 23,00 % en peso de Ni - 27,00 % en peso de Ni, 3,00 % en peso de Mo - 5,00 % en peso de Mo, 0,40 % en peso de N - 0,70 % en peso de N.

[0379] El acero inoxidable 353L35M4N también contiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como 0,010 % en peso máx. de B, 0,050 % en peso máx. de Al, 0,010 % en peso máx. de Ca y/o 0,010 % en peso máx. de Mg y otras impurezas presentes normalmente a niveles residuales.

[0380] La composición química del acero inoxidable 353L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado de tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Como resultado, el acero inoxidable 353L35M4N muestra una combinación única de alta resistencia y ductilidad a temperaturas ambiente, mientras que al mismo tiempo garantiza una tenacidad excelente a temperaturas ambiente y temperaturas criogénicas. Dado que el análisis químico del acero inoxidable 353L35M4N se ajusta para alcanzar un PREⁿ> 46, pero preferiblemente PREⁿ> 51, esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 353L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753.

[0381] Se ha determinado que el rango de composición química óptima del acero inoxidable 353L35M4N se selecciona cuidadosamente para que comprenda los siguientes elementos químicos en porcentaje en peso como se indica a continuación de acuerdo con el decimotercer modo de realización,

Carbono (C)

[0382] El contenido de carbono del acero inoxidable 353L35M4N es < 0,030 % en peso máximo de C. Preferiblemente, la cantidad de carbono debe ser > 0,020 % en peso de C y < 0,030 % en peso de C y más preferiblemente < 0,025 % en peso de C.

Manganeso (Mn)

[0383] El acero inoxidable 353L35M4N del decimotercer modo de realización puede presentarse en dos variaciones: con bajo manganeso o con alto manganeso.

[0384] Para las aleaciones con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del acero inoxidable 353L35M4N es < 2,0 % en peso de Mn. El rango es > 1,0 % en peso de Mn y < 2,0 % en peso de Mn y más preferiblemente > 1,20 % en peso Mn y < 1,50 % en peso de Mn. Con dichas composiciones, se alcanza una relación óptima entre Mn y N de < 5,0, y > 2,85 y < 5,0. Más preferiblemente, la relación es > 2,85 y < 3,75.

[0385] Para las aleaciones con alto contenido de manganeso, el contenido de manganeso del 353L35M4N es < 4,0 % en peso de Mn. Preferiblemente, el contenido de manganeso es > 2,0 % en peso de Mn y < 4,0 % en peso de Mn y más preferiblemente, el límite superior es < 3,0 % en peso de Mn. Aún más preferiblemente, el límite superior es < 2,50 % en peso de Mn. Con estos rangos selectivos, se alcanza una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50 y aún más preferiblemente > 2,85 y < 6,25.

Fósforo (P)

[0386] El contenido de fósforo del acero inoxidable 353L35M4N se controla para que sea < 0,030 % en peso de P. Preferiblemente, la aleación de 353L35M4N tiene < 0,025 % en peso de P y más preferiblemente < 0,020 % en peso de P. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,015 % en peso de P y todavía más preferiblemente < 0,010 % en peso de P.

Azufre (S)

[0387] El contenido de azufre del acero inoxidable 353L35M4N del decimotercer modo de realización incluye < 0,010 % en peso de S. Preferiblemente, el 353L35M4N tiene < 0,005 % en peso de S y más preferiblemente < 0,003 % en peso de S, y aún más preferiblemente < 0,001 % en peso de S.

Oxígeno (O)

[0388] El contenido de oxígeno del acero inoxidable 353L35M4N se controla para que sea lo más bajo posible y en el decimotercer modo de realización, el 353L35M4N tiene < 0,070 % en peso de O. Preferiblemente, el 353L35M4N tiene < 0,050 % en peso de O y más preferiblemente < 0,030 % en peso de O. Aún más preferiblemente, la aleación tiene < 0,010 % en peso de O y todavía más preferiblemente < 0,005 % en peso de O.

Silicio (Si)

[0389] El contenido de silicio del acero inoxidable 353L35M4N es < 0,75 % en peso de Si. Preferiblemente, la aleación tiene > 0,25 % en peso de Si y < 0,75 % en peso de Si. Más preferiblemente, el rango es > 0,40 % en peso de Si y < 0,60 % en peso de Si. Sin embargo, para aplicaciones específicas de mayor temperatura en las que se necesita una mayor resistencia a la oxidación, el contenido de silicio puede ser > 0,75 % en peso de Si y < 2,00 % en peso de Si. Cromo (Cr)

[0390] El contenido de cromo del acero inoxidable 353L35M4N es > 28,00 % en peso de Cr y < 30,00 % en peso de Cr. Preferiblemente, la aleación tiene > 29,00 % en peso de Cr.

Níquel (Ni)

[0391] El contenido de níquel del acero inoxidable 353L35M4N es > 23,00 % en peso de Ni y < 27,00 % en peso de Ni. Preferiblemente, el límite superior de Ni de la aleación es < 26,00 % en peso de Ni y más preferiblemente < 25,00 % en peso de Ni.

Molibdeno (Mo)

[0392] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 353L35M4N es > 3,00 % en peso de Mo y < 5,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 4,00 % en peso de Mo.

Nitrógeno (N)

[0393] El contenido de nitrógeno del acero inoxidable 353L35M4N es > 0,40 % en peso de N y < 0,70 % en peso de N. Más preferiblemente, el 353L35M4N tiene > 0,40 % en peso de N y < 0,60 % en peso de N y aún más preferiblemente > 0,45 % en peso de N y < 0,55 % en peso de N.

PREⁿ

[0394] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

[0395] El acero inoxidable 353L35M4N ha sido formulado específicamente para tener

(i) Contenido de cromo > 28,00 % en peso de Cr y < 30,00 % en peso de Cr, pero preferiblemente > 29,00 % en peso de Cr;

[0396] Con un alto nivel de nitrógeno, el acero inoxidable 353L35M4N alcanza un PREⁿde > 46, pero preferiblemente PREⁿ> 51. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 353L35M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras.

[0397] La composición química del acero inoxidable 353L35M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0398] El acero inoxidable 353L35M4N también tiene principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso, y las composiciones de estos elementos son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos y Ce para 304LM4N también son aplicables aquí.

[0399] El acero inoxidable 353L35M4N de acuerdo con el decimotercer modo de realización tiene un límite elástico mínimo de 55 ksi o 380 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 62 ksi o 430 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene un límite elástico mínimo de 41 ksi o 280 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse el límite elástico mínimo de 48 ksi o 330 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 353L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 353L35M4N podría ser 2,1 veces mayor que el especificado para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 353L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 353L35M4N podría ser 1,79 veces mayor que el especificado para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 353L35M4N con las de UNS S35315 sugiere que el límite elástico mínimo del acero inoxidable 353L35M4N podría ser 1,59 veces mayor que el especificado para u Ns S35315.

[0400] El acero inoxidable 353L35M4N de acuerdo con el decimotercer modo de realización tiene una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión forjada. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 109 ksi o 750 MPa para la versión forjada. La versión moldeada tiene una resistencia a la tracción mínima de 95 ksi o 650 MPa. Más preferiblemente, puede alcanzarse una resistencia a la tracción mínima de 102 ksi o 700 MPa para la versión moldeada. Basándose en los valores preferidos, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 353L35M4N con las de UNS S31703 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 353L35M4N podría ser más de 1,45 veces mayor que la especificada para UNS S31703. De manera similar, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 353L35M4N con las de UNS S31753 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 353L35M4N podría ser 1,36 veces mayor que la especificada para UNS S31753. Asimismo, una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 353L35M4N con las de UNS S35315 sugiere que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 353L35M4N podría ser 1,15 veces mayor que la especificada para UNS S35315. De hecho, si se comparan las propiedades de resistencia mecánica en forjado del acero inoxidable 353L35M4N con las del acero inoxidable dúplex 22 Cr, entonces se puede demostrar que la resistencia a la tracción mínima del acero inoxidable 353L35M4N es alrededor de 1,2 veces mayor que la especificada para S31803 y similar a la especificada para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Por lo tanto, se han mejorado significativamente las propiedades mínimas de resistencia mecánica del acero inoxidable 353L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, UNS S31753 y UNS S35315 y las propiedades de resistencia a la tracción son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr. Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 353L35M4N forjado normalmente se pueden formular con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 353L35M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S35315, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 353L35M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0401] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 353L35M4N para fabricarse con niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 353L35M4N de acuerdo con la reivindicación 1 es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables para 353L35M4N.

Wolframio (W)

[0402] El contenido de wolframio del acero inoxidable 353L35M4N es < 2,00 % en peso de W y > 0,75 % en peso de W. Para variantes de acero inoxidable 353L35M4N que contienen wolframio, el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS se calcula utilizando las fórmulas:

PR E nw = % Cr [3.3 x % (M o W)] (16 x % N).

[0403] Esta variante del acero inoxidable 353L35M4N que contiene wolframio ha sido formulada específicamente para tener la siguiente composición:

(iv) Contenido de wolframio < 2,00 % en peso de W, y > 0,75 % en peso de W.

[0404] La variante del acero inoxidable 353L35M4N que contiene wolframio tiene un alto nivel especificado de nitrógeno y un PRE^nw> 48, pero preferiblemente PRE^nw> 53. Cabe enfatizar que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras. Se puede añadir wolframio de forma individual o junto con cobre, vanadio, titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo en todas las diferentes combinaciones de estos elementos, para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión. El wolframio es extremadamente costoso y, por lo tanto, se ha limitado intencionadamente para optimizar la rentabilidad de la aleación, mientras que al mismo tiempo se optimiza la ductilidad, la tenacidad y el comportamiento de la aleación ante la corrosión.

Carbono (C)

[0405] Para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes del acero inoxidable 353L35M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el contenido de carbono del 353L35M4N puede ser > 0,040 % en peso de C y < 0,10 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,050 % en peso de C o > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C. Estas variantes específicas del acero inoxidable 353L35M4N son las versiones 353H35M4N o 35335M4N, respectivamente.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0406] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 353H35M4N o 35335M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono Específicamente, la cantidad de carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 353H35M4NTi o 35335M4NTi para contrastar con la genérica 353L35M4N.

El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 353H35M4NNb o 35335M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo 353H35M4NNbTa o 35335M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0407] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0408] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 353L35M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0409] Además, se propone otra variación denominada apropiadamente acero inoxidable austenítico de alta resistencia 353L57M4N, que constituye un decimocuarto modo de realización de la invención. El acero inoxidable 353L57M4N tiene prácticamente la misma composición química que el 353L35M4N, con la excepción del contenido de molibdeno. Por lo tanto, en lugar de repetir las distintas composiciones químicas, sólo se describe la diferencia.

[353L57M4N]

[0410] Como se ha mencionado anteriormente, el 353L57M4N tiene exactamente el mismo porcentaje en peso de carbono, manganeso, fósforo, azufre, oxígeno, silicio, cromo, níquel y nitrógeno que el decimotercer modo de realización, el acero inoxidable 353L35M4N, excepto por el contenido de molibdeno. En el 353L35M4N, el contenido de molibdeno se encuentra entre 3,00 % en peso y 5,00 % en peso de Mo. Por el contrario, el contenido de molibdeno del acero inoxidable 353L57M4N se encuentra entre 5,00 % en peso y 7,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el 353L57M4N puede considerarse una versión con más molibdeno del acero inoxidable 353L35M4N.

[0411] Debe entenderse que los apartados relacionados con 353L35M4N también son aplicables aquí, excepto por el contenido de molibdeno.

Molibdeno (Mo)

[0412] El contenido de molibdeno del acero inoxidable 353L57M4N puede ser > 5,00 % en peso de Mo y < 7,00 % en peso de Mo, pero preferiblemente > 5,50 % en peso de Mo y < 6,50 % en peso de Mo y más preferiblemente > 6,00 % en peso de Mo. En otras palabras, el contenido de molibdeno del 353L57M4N tiene un máximo de 7,00 % en peso de Mo.

PREⁿ

[0413] El EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS para el 353L57M4N se calcula utilizando las mismas fórmulas que para el 353L35M4N, pero debido al contenido de molibdeno, el PREⁿes > 52,5, pero preferiblemente PREⁿ> 57,5. Esto asegura que el material también tiene una buena resistencia a la corrosión general y a la corrosión localizada (corrosión por picaduras y corrosión en hendiduras) en un amplio rango de entornos de proceso. El acero inoxidable 353L57M4N también tiene una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos que contienen cloruro, en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703 y UNS S31753. Debe enfatizarse que estas ecuaciones no tienen en cuenta los efectos de los factores microestructurales en la ruptura de la pasividad por corrosión por picaduras o en hendiduras

[0414] La composición química del acero inoxidable 353L57M4N se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, pero preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, la aleación puede fabricarse y suministrarse en el estado no magnético.

[0415] Como el 353L35M4N, el acero inoxidable 353L57M4N también comprende principalmente Fe como resto y también puede contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro, aluminio, calcio y/o magnesio en porcentaje en peso y las composiciones de estos elementos y de Ce son las mismas que las de 353L35M4N y, por lo tanto, las de 304LM4N.

[0416] El acero inoxidable 353L57M4N del decimocuarto modo de realización tiene un límite elástico mínimo y una resistencia a la tracción mínima comparables o similares a los del acero inoxidable 353L35M4N. Asimismo, las propiedades de resistencia de las versiones forjadas y moldeadas del 353L57M4N también son comparables a las del 353L35M4N. De este modo, no se repiten aquí los valores específicos de resistencia y se hace referencia a los apartados anteriores de 353L35M4N. Una comparación de las propiedades de resistencia mecánica en forjado entre el 353L57M4N y las del acero inoxidable austenítico convencional UNS S31703, y entre el 353L57M4N y las del UNS S31753/UNS S35315, sugiere un límite elástico y una resistencia a la tracción más fuertes de la magnitud similares a los encontrados para el 353L35M4N. Del mismo modo, una comparación de las propiedades de tracción del 353L57M4N demuestra que son mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr, al igual que el 353L35M4N.

[0417] Esto significa que las aplicaciones que utilizan el acero inoxidable 353L57M4N forjado normalmente se pueden diseñar con espesores de pared reducidos, lo que conlleva un ahorro de peso considerable cuando se especifica el acero inoxidable 353L57M4N en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales como UNS S31703, S31753 y S35315, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas son significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable 353L57M4N forjado son mayores que para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0418] Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes del acero inoxidable 353L57M4N para fabricarse conteniendo niveles específicos de otros elementos de aleación como cobre, wolframio y vanadio. Se ha determinado que el rango de la composición química óptima de las otras variantes del acero inoxidable 353L57M4N es selectivo y que las composiciones de cobre y vanadio son las mismas que las de 353L35M4N y de 304LM4N. En otras palabras, los apartados relacionados con estos elementos para 304LM4N también son aplicables aquí para 353L57m 4n .

Wolframio (W)

[0419] El contenido de wolframio del acero inoxidable 353L57M4N es similar al del 353L35M4N y el EQUIVALENTE DE RESISTENCIA A LAS PICADURAS, PRE^nw, del 353L57M4N calculado mediante las mismas fórmulas mencionadas anteriormente para el 353L35M4N es PRE^nw> 54,5, y preferiblemente PRE^nw> 59,5, debido al contenido de molibdeno diferente. Es evidente que el apartado relativo al uso y los efectos del wolframio para el 353L35M4N es también aplicable para el 353L57M4N.

[0420] Además, el 353L57M4N puede tener niveles más altos de carbono, denominados 353H57M4N o 35357M4N, que se corresponden respectivamente con el 353H35M4N y el 35335M4N analizados anteriormente, y los rangos de % en peso de carbono analizados anteriormente también son aplicables al 353H57M4N y al 35357M4N.

Titanio (Ti)/niobio (Nb)/niobio (Nb) más tántalo (Ta)

[0421] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes estabilizadas del acero inoxidable 353H57M4N o 35357M4N, que han sido formuladas específicamente para fabricarse comprendiendo altos niveles de carbono. Específicamente, el carbono es > 0,030 % en peso de C y < 0,08 % en peso de C, pero preferiblemente < 0,040 % en peso de C.

i) Estas incluyen las versiones estabilizadas con titanio denominadas 353H57M4NTi o 35357M4NTi para contrastar con la genérica 353L57M4N. El contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(ii) También existen las versiones estabilizadas con niobio, 353H57M4NNb o 35357M4NNb en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

(iii) Además, otras variantes de la aleación también pueden fabricarse para contener versiones estabilizadas con niobio más tántalo, 353H57M4NNbTa o 35357M4NNbTa en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb Ta, 0,10 % en peso máx. de Ta.

[0422] Las variantes de la aleación estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. Se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las diferentes combinaciones de los elementos para adaptar el acero inoxidable a aplicaciones específicas y para mejorar aún más el comportamiento general de la aleación ante la corrosión.

[0423] Las versiones forjadas y moldeadas del acero inoxidable 353L57M4N junto con las otras variantes se suministran generalmente de la misma manera que en los modos de realización anteriores.

[0424] Los modos de realización descritos no deben interpretarse como limitativos y pueden formularse otros además de los descritos en el presente documento. Por ejemplo, los modos de realización mencionados anteriormente o las series de aceros inoxidables austeníticos para todos los diferentes tipos de composiciones de aleación y sus variantes pueden producirse con composiciones químicas adaptadas para aplicaciones específicas. Uno de estos ejemplos es el uso de un mayor contenido de manganeso de > 2,00 % en peso de Mn y < 4,00 % en peso de Mn, con el fin de reducir el nivel del contenido de Níquel en una cantidad proporcional según las ecuaciones propuestas por Schoefer.6 Esto reduciría el coste global de las aleaciones, ya que el níquel es extremadamente costoso. Por lo tanto, el contenido de níquel puede limitarse intencionadamente para optimizar la rentabilidad de las aleaciones.

[0425] Los modos de realización descritos también pueden controlarse para satisfacer otros criterios distintos a los ya definidos en el presente documento. Por ejemplo, además de las relaciones entre el manganeso y el nitrógeno, los modos de realización también están controlados para tener relaciones específicas entre el manganeso y el carbono nitrógeno.

[0426] Para los tipos «LM4N,» de las aleaciones con bajo rango de manganeso, se consigue una relación óptima entre Mn y C+N de < 4,76, y preferiblemente de > 1,37 y < 4,76. Más preferiblemente, la relación entre Mn y C+N es > 1,37 y < 3,57. Para los tipos «LM4N,» de las aleaciones con alto rango de manganeso, se consigue una relación óptima entre Mn y C+N de < 9,52, y preferiblemente > 2,74 y < 9,52. Más preferiblemente, la relación entre Mn y C+N para estos tipos de aleaciones con alto manganeso «LM4N,» es > 2,74 y < 7,14 y aún más preferiblemente la relación entre Mn y C+N es > 2,74 a < 5,95. Los modos de realización actuales incluyen lo siguiente: los tipos de aleación 304LM4N, 316LM4N, 317L35M4N, 317L57M4N, 312L35M4N, 312L57M4N, 320L35M4N, 320L57M4N, 326L35M4N y 326L57m 4n , 351L35M4N, 351L57M4N, 353L35M4N, 353L57M4N y sus variantes que pueden comprender hasta 0,030 % en peso máximo de carbono,

[0427] Para los tipos «HM4N,» de las aleaciones con bajo rango de manganeso, se consigue una relación óptima entre Mn y C+N de < 4,55, y preferiblemente de > 1,25 y < 4,55. Más preferiblemente, la relación entre Mn y C+N es > 1,25 y < 3,41. Para los tipos «HM4N,» de las aleaciones con alto rango de manganeso, se consigue una relación óptima entre Mn y C+N de < 9,10, y preferiblemente > 2,50 y < 9,10. Más preferiblemente, la relación entre Mn y C+N para estos tipos de aleaciones con alto manganeso «HM4N,» es > 2,50 y < 6,82 y aún más preferiblemente la relación entre Mn y C+N es > 2,50 a < 5,68. Los modos de realización actuales incluyen lo siguiente: los tipos de aleación 304HM4N, 316HM4N 317H57M4N, 317H35M4N, 312H35M4N, 312H57M4N, 320H35M4N, 320H57M4N, 326H35M4N, 326H57M4N, 351H35M4N, 351H57M4N, 353H35M4N y 353H57M4N y sus variantes que pueden comprender de 0,040 % en peso de carbono hasta 0,10 % en peso de carbono, y

[0428] Para los tipos «M4N,» de las aleaciones con bajo rango de manganeso, se consigue una relación óptima entre Mn y C+N de < 4,64, y preferiblemente de > 1,28 y < 4,64. Más preferiblemente, la relación entre Mn y C+N es > 1,28 y < 3,48. Para los tipos «M4N,» de las aleaciones con alto rango de manganeso, se consigue una relación óptima entre Mn y C+N de < 9,28, y preferiblemente > 2,56 y < 9,28. Más preferiblemente, la relación entre Mn y C+N para estos tipos de aleaciones con alto manganeso «M4N,» es > 2,56 y < 6,96 y aún más preferiblemente la relación entre Mn y C+N es > 2,56 a < 5,80. Los modos de realización actuales incluyen lo siguiente: los tipos de aleación 304M4N, 316M4N 31757M4N, 31735M4N, 31235M4N, 31257M4N, 32035M4N, 32057M4N, 32635M4N, 32657M4N, 35135M4N, 35157M4N, 35335M4N y 35357M4N y sus variantes que pueden comprender desde más de 0,030 % en peso de carbono hasta 0,080 % en peso de carbono.

[0429] La serie de aceros inoxidables austeníticos y súper austeníticos de alta resistencia N'GENIUS™, incluidos los tipos de aleación «LM4N,», «HM4N» y «M4N», así como las demás variantes analizadas en el presente documento, pueden especificarse y utilizarse como gama de productos y paquetes de productos para sistemas completos.

Resulta evidente que los rangos de composición química especificados para un elemento (por ejemplo, cromo, níquel, molibdeno, carbono y nitrógeno, etcétera) para tipos específicos de composición de aleación y sus variantes pueden aplicarse también a los elementos de otros tipos de composición de aleación y sus variantes.

Productos, mercados, sectores industriales y aplicaciones

[0430] La serie propuesta de aceros inoxidables austeníticos y usper austeníticos de alta resistencia N'GENIUS™ puede especificarse según las normas y especificaciones internacionales y utilizarse para una serie de productos utilizados para aplicaciones tanto en alta mar como en tierra en vista de sus propiedades de alta resistencia mecánica, excelente ductilidad y tenacidad a temperaturas ambiente y criogénicas, junto con una buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada.

Productos

[0431] Los productos incluyen, sin caracter limitativo, productos primarios y secundarios, como lingotes, desbastes de colada continua, bandas laminadas, lingotes desbastados, palanquillas, barras, barras planas, perfiles, varillas, alambres, alambres para soldar, consumibles para soldar, placas, láminas, tiras y tiras enrolladas, piezas forjadas, coladas estáticas, coladas a presión, coladas centrífugas, productos pulvimetalúrgicos, prensados isostáticos en caliente, tuberías de conducción sin soldadura, tubos sin soldadura, tubos de perforación, tubos para oleoductos, carcasas, tubos para condensadores e intercambiadores de calor, tuberías de conducción soldadas, tubos soldados, productos tubulares, bordes de inducción, accesorios soldados a tope, accesorios sin soldadura, elementos de fijación, pernos, tornillos y espárragos, barras, varillas y alambres estirados y reducidos en frío, tubos estirados y reducidos en frío, bridas, bridas compactas, conectores de cerrojo, accesorios forjados, bombas, válvulas, separadores, recipientes y productos auxiliares. Los productos primarios y secundarios anteriores también son pertinentes para los productos revestidos metalúrgicamente (por ejemplo, los soldados termomecánicamente, los soldados por laminación en caliente, los soldados explosivamente, etcétera), los productos revestidos por soldadura, los productos revestidos mecánicamente o los productos revestidos hidráulicamente o los productos revestidos por CRA.

[0432] Como puede apreciarse por el número de composiciones de aleación alternativas analizadas anteriormente, los aceros inoxidables austeníticos y superausteníticos de alta resistencia N'GENIUS™ propuestos pueden especificarse y utilizarse en diversos mercados y sectores industriales en una amplia gama de aplicaciones. La utilización de estas aleaciones permite reducir considerablemente el peso y el tiempo de fabricación, lo que a su vez supone un importante ahorro en el coste total de construcción.

Mercados, sectores industriales y aplicaciones

Industria del petróleo y del gas aguas arriba y aguas abajo (en tierra y en alta mar, incluyendo la tecnología de aguas poco profundas, aguas profundas y aguas ultraprofundas)

[0433] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Tuberías en tierra y en alta mar, incluyendo tuberías y líneas de flujo entre campos, tuberías y líneas de flujo dentro de los campos, supresores de hebillas, tuberías de alta presión y alta temperatura (HPHT, por sus siglas en inglés) para fluidos multifásicos como petróleo, gas y condensados que contienen cloruros, CO2 y H2S, y otros componentes, tuberías de inyección de agua de mar y de inyección de agua de formación, equipos de sistemas de producción submarinos, colectores, puentes, conexiones, tramos de tuberías, circuitos de carga, tubulares, tubos para oleoductos (OCTG, por sus siglas en inglés) y revestimientos, tuberías ascendentes de acero para catenarias, tuberías ascendentes, tuberías ascendentes estructurales para zonas de salpicaduras, cruces de ríos y vías fluviales, válvulas, bombas, separadores, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados.

[0434] Sistemas de paquetes de canalizaciones: como los sistemas de procesamiento y los sistemas de servicios públicos, los sistemas de refrigeración de agua de mar y los sistemas de agua contra incendios que pueden utilizarse en todo tipo de aplicaciones en tierra y en alta mar. Las aplicaciones en alta mar incluyen, sin carácter limitativo, plataformas fijas, plataformas flotantes, SPA y cascos, como plataformas de procesamiento, plataformas de servicios públicos, plataformas de cabeza de pozo, plataformas elevadoras, plataformas de compresión, FPSO, FSO, infraestructura de SPA y cascos, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados y todos los productos y equipos auxiliares asociados.

[0435] Sistemas de paquetes de tuberías: como umbilicales, condensadores, intercambiadores de calor, desalinización, desulfuración y todos los productos y equipos auxiliares asociados.

Industria de GNL

[0436] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes: sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, recipientes, bombas, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados para la fabricación de buques de gas natural licuado flotante (FLNG, por sus siglas en inglés) en alta mar, plantas de Unidad Flotante de Almacenamiento y Regasificación (FSRU, por sus siglas en inglés) o plantas de gas natural licuado (GNL) en tierra, buques y embarcaciones, así como terminales para el procesamiento, almacenamiento y transporte de gas natural licuado (GNL) a temperaturas criogénicas.

Industria de procesos químicos, petroquímica, GTL y de refinado

[0437] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados, incluidos los buques cisterna para productos químicos por ferrocarril y carretera utilizados para el procesamiento y transporte de fluidos agresivos corrosivos procedentes de las industrias de procesos químicos, petroquímicas, de gas a líquido y de refinado, así como de ácidos, álcalis y otros fluidos corrosivos, incluidos los productos químicos que suelen encontrarse en las torres de vacío, las torres atmosféricas y los hidrotratadores.

Industria de protección medioambiental

[0438] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados para productos residuales y gases tóxicos húmedos de las industrias de procesos químicos y de refinado, control de la contaminación, por ejemplo, sistemas de recuperación de vapores, contención de CO2 y desulfuración de gases de combustión.

Industria del hierro y del acero

[0439] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados para la fabricación y el procesamiento del hierro y el acero.

Industria minera y de los minerales

[0440] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados para la extracción minera y de minerales y para el transporte de lodos erosivoscorrosivos, así como para la deshidratación de minas.

Industria energética

[0441] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados para la generación de energía y para el transporte de medios corrosivos asociados a la generación de energía, es decir, combustible fósil, gas, combustible nuclear, energía geotérmica, energía hidroeléctrica y todas las demás formas de generación de energía.

Industria de la pulpa y el papel

[0442] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados en la industria de la pulpa y el papel y para el transporte de fluidos agresivos en las plantas de blanqueo de pulpa.

Industria de desalinización

[0443] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados en las industrias de desalinización y para el transporte de agua de mar y salmueras utilizadas en las plantas de desalinización.

Industria marina, naval y de defensa

[0444] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados para la industria marina, naval y de defensa y para el transporte de medios agresivos y sistemas de tuberías de servicios públicos para buques cisterna de productos químicos, construcción de buques y submarinos.

Industria del agua y de aguas residuales

[0445] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados en la industria del agua y de aguas residuales, incluidos los tubos de revestimiento utilizados para los pozos de agua, las redes de distribución de servicios públicos, las redes de alcantarillado y los sistemas de riego.

Industria de arquitectura, ingeniería y construcción

[0446] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Tubos, tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, piezas forjadas y elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados para la integridad estructural y las aplicaciones decorativas en la industria de arquitectura, ingeniería civil y mecánica y de la construcción.

Industria alimentaria y cervecera

[0447] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados en la industria alimentaria y de bebidas, así como en los productos de consumo relacionados.

Industria farmacéutica, bioquímica, sanitaria y médica

[0448] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados en las industrias de desalinización y para el transporte de agua de mar y salmueras utilizadas en la industria farmacéutica, bioquímica, sanitaria y médica, así como en los productos de consumo relacionados.

Industria de la automoción

[0449] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados en la industria de la automoción, incluida la fabricación de vehículos para aplicaciones de carretera y ferrocarril, así como sistemas de transporte público de superficie y subterráneo.

[0450] Las aplicaciones de productos acabados pueden incluir, sin carácter limitativo, las siguientes:

Sistemas de tuberías y paquetes de tuberías, infraestructura, conjuntos estructurales soldados, módulos soldados, válvulas, bombas, recipientes, sistemas de filtración, piezas forjadas, elementos de fijación y todos los productos y equipos auxiliares asociados utilizados en las industrias de investigación y desarrollo especializadas.

[0451] La presente invención se refiere a los aceros inoxidables austeníticos, que comprenden un alto nivel de nitrógeno y un equivalente mínimo especificado de resistencia a las picaduras para cada tipo de aleación designado. El equivalente de resistencia a las picaduras denominado PREⁿse calcula utilizando las fórmulas:

y/o

PR E nw = % Cr [3.3 x % (M o W )] (16 x % N),

cuando proceda, como se ha analizado anteriormente, para cada tipo de aleación designado.

[0452] La gama de aleaciones de bajo carbono para los diferentes modos de realización o tipos de aceros inoxidables austeníticos y/o aceros inoxidables superausteníticos, se han denominado 304LM4N, 316LM4N 317L35M4N, 317L57M4N, 312L35M4N, 312L57M4N, 320L35M4N, 320L57M4N, 326L35M4N, 326L57M4N, 351L35M4N, 351L57M4N, 353L35M4N y 353L57M4N y se han dado a conocer estas, entre otras variantes. En los modos de realización descritos, los aceros inoxidables austeníticos y/o los aceros inoxidables súper austeníticos se definen como en la reivindicación 1. Para las aleaciones de menor rango de carbono, estas no comprenden más de 0,030 % en peso de carbono. Las aleaciones de menor rango de manganeso no comprenden más de 2,00 % en peso de manganeso, con una relación entre manganeso y nitrógeno controlada a menos o igual que 5,0 y > 2,85, o más preferiblemente un mínimo de 2,85 y menos o igual que 3,75. Las aleaciones de mayor rango de manganeso no comprenden más de 4,00 % en peso de manganeso, con una relación entre manganeso y nitrógeno controlada a un mínimo de 2,85 e inferior o igual a 7,50, o incluso más preferiblemente a un mínimo de 2,85 e inferior o igual a 6,25, o incluso más preferiblemente a un mínimo de 2,85 e inferior o igual a 5,0, o incluso todavía más preferiblemente a un mínimo de 2,85 e inferior o igual a 3,75. El nivel de fósforo no es superior a 0,030 % en peso de fósforo y se controla para que sea lo más bajo posible de manera que pueda ser inferior o igual a 0,010 % en peso de fósforo. El nivel de azufre no es superior a 0,010 % en peso de azufre y se controla para que sea lo más bajo posible de manera que pueda ser inferior o igual a 0,001 % en peso de azufre. El nivel de oxígeno en las aleaciones no es superior a 0,070 % en peso de oxígeno y se controla de forma crucial para que sea lo más bajo posible de manera que pueda ser inferior o igual a 0,005 % en peso de oxígeno. El nivel de silicio en las aleaciones no es superior a 0,75 % en peso de silicio, excepto para aplicaciones específicas de altas temperaturas en las que se requiere una mayor resistencia a la oxidación, en las que el contenido de silicio puede ser de 0,75 % en peso de silicio a 2,00 % en peso de silicio. Para determinadas aplicaciones, se han formulado intencionadamente otras variantes de los aceros inoxidables y aceros inoxidables superausteníticos para que sean fabricadas con niveles específicos de otros elementos de aleación tales como cobre de no más de 1,50 % en peso de cobre para las aleaciones de menor rango de cobre y cobre de no más de 3,50 % en peso de cobre para las aleaciones de mayor rango de cobre, wolframio de no más de 2,00 % en peso de wolframio y vanadio de no más de 0,50 % en peso de vanadio. Los aceros inoxidables austeníticos y los aceros inoxidables superausteníticos también contienen principalmente Fe como resto y también pueden contener cantidades muy pequeñas de otros elementos como boro de no más de 0,010 % en peso de boro, aluminio de no más de 0,050 % en peso de aluminio y calcio y/o magnesio de no más de 0,010 % en peso de calcio y/o magnesio. Los aceros inoxidables austeníticos y los aceros inoxidables superausteníticos se han formulado para que tengan una combinación única de propiedades de resistencia mecánica alta con excelente ductilidad y tenacidad, junto con buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión general y localizada. El análisis químico de los aceros inoxidables y los aceros inoxidables superausteníticos está caracterizado por que se optimiza en la etapa de fusión para asegurar que la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni], de acuerdo con Schoefer6, está entre > 0,40 y < 1,05, o preferiblemente > 0,45 y < 0,95, para obtener principalmente una microestructura austenítica en el material base tras el tratamiento térmico de solubilización que se suele llevar a cabo entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua. La microestructura del material base en el estado del tratamiento térmico de solubilización, junto con el metal de soldadura en el estado en que se soldó y la zona de las piezas soldadas afectada por el calor, se controla optimizando el equilibrio entre elementos formadores de austenita y elementos formadores de ferrita para asegurar principalmente que la aleación sea austenítica. Por lo tanto, las aleaciones pueden fabricarse y suministrarse en el estado no magnético. Se han mejorado considerablemente las propiedades de resistencia mecánica mínimas especificadas de los nuevos e innovadores aceros inoxidables y aceros inoxidables superausteníticos en comparación con sus respectivos homólogos, incluidos los aceros inoxidables austeníticos como UNS S30403, UNS S30453, UNS S31603, UNS S31703, UNS S31753, UNS S31254, UNS S32053, UNS S32615, UNS S35115 y UNS S35315. Además, las propiedades de resistencia a la tracción mínimas especificadas pueden ser mejores que las especificadas para el acero inoxidable dúplex 22 Cr (UNS S31803) y similares a las especificadas para el acero inoxidable superdúplex 25 Cr (UNS S32760). Esto significa que los componentes del sistema para diferentes aplicaciones que utilizan aceros inoxidables forjados se caracterizan porque las aleaciones pueden diseñarse con frecuencia con espesores de pared reducidos, lo que supone un importante ahorro de peso al especificar los aceros inoxidables en comparación con los aceros inoxidables austeníticos convencionales, como los que se detallan en el presente documento, ya que las cargas de trabajo mínimas permitidas pueden ser significativamente mayores. De hecho, las cargas de trabajo mínimas permitidas para el acero inoxidable austenítico forjado pueden ser mayores que las especificadas para los aceros inoxidables dúplex 22 Cr y similares a las especificadas para los aceros inoxidables superdúplex 25 Cr.

[0453] Para determinadas aplicaciones, otras variantes del acero inoxidable austenítico y de los aceros inoxidables superausteníticos, se han formulado específicamente para ser fabricadas con niveles de carbono más altos que los definidos anteriormente en el presente documento. La gama de aleaciones de alto carbono para los diferentes tipos de aceros inoxidables austeníticos y aceros inoxidables superausteníticos se han denominado 304HM4N, 316HM4N, 317H35M4N, 317H57M4N, 312H35M4N, 312H57M4N, 320H35M4N, 320H57M4N, 326H35M4N, 326H57M4N, 351H35M4N, 351H57M4N, 353H35M4N y 353H57M4N y estos tipos de aleación comprenden desde 0,040 % en peso de carbono hasta menos de 0,10 % en peso de carbono. Mientras que los tipos de aleación 304M4N, 316M4N, 31735M4N, 31757M4N, 31235M4N, 31257M4N, 32035M4N, 32057M4N, 32635M4N, 32657M4N, 35135M4N, 35157M4N, 35335M4N y 35357M4N comprenden desde más de 0,030 % en peso de carbono hasta 0,080 % en peso de carbono.

[0454] Además, para determinadas aplicaciones, se desean otras variantes de las aleaciones de altos rangos de carbono para el acero inoxidable austenítico y aceros inoxidables superausteníticos, que se han formulado específicamente para fabricarse como versiones estabilizadas. Estas variantes específicas del acero inoxidable austenítico y los aceros inoxidables superausteníticos son los tipos de aleación estabilizados con titanio, «HM4NTi» o «M4NTi» en las que el contenido de titanio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Ti 5 x C mín., 0,70 % en peso máx. de Ti, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con titanio. De forma similar, existen tipos aleación estabilizados con niobio, «HM4NNb» o «M4NNb» en las que el contenido de niobio se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Nb 10 x C mín., 1,0 % en peso máx. de Nb, respectivamente, para tener derivados de la aleación estabilizados con niobio. Además, otras variantes de la aleación se pueden fabricar también para que contengan tipos de aleación estabilizados con niobio más tántalo, «HM4NNbTa» o «M4NNbTa» en las que el contenido de niobio más tántalo se controla de acuerdo con las siguientes fórmulas: Nb Ta 10 x C mín., 1,0 % en peso de Nb Ta máx., 0,10 % en peso de Ta máx. Las variantes de las aleaciones estabilizadas con titanio, estabilizadas con niobio y estabilizadas con niobio más tántalo pueden recibir un tratamiento térmico de estabilización a una temperatura inferior a la temperatura inicial del tratamiento térmico de solubilización. También se puede añadir titanio y/o niobio y/o niobio más tántalo de forma individual o junto con cobre, wolframio y vanadio en todas las diferentes combinaciones de estos elementos para optimizar la aleación para determinadas aplicaciones en las que se desea mayor contenido de carbono. Estos elementos de aleación pueden utilizarse individualmente o en todas las combinaciones diferentes de los elementos para adaptar los aceros inoxidables austeníticos a aplicaciones específicas y para optimizar en mayor medida el comportamiento general ante la corrosión de las aleaciones.

Referencias

[0455]

1. A. J. Sedriks, S ta in le ss S tee ls '84, Proceedings of Goteborg Conference, Libro n.° 320. The Institute of Metals, 1 Carlton House Terrace, Londres SW1Y 5DB, p. 125, 1985.234567

2. P. Guha y C. A. Clark, D ú p le x S ta in le ss S te e l C o n fe re n ce P ro ce e d in g s , ASM Metals/Materials Technology Series, Paper (8201 - 018) p. 355, 1982.

3. N. Bui, A. Irhzo, F. Dabosi y Y. Limouzin-Maire, C o rros io n N A C E , vol. 39, p. 491, 1983.

4. A. L. Schaeffler, M e ta l P rog ress , vol. 56, p. 680, 1949.

5. C. L. Long y W. T. DeLong, W e ld in g Jou rna l, vol. 52, p. 281s, 1973.

6. E. A. Schoefer, W e ld in g Jou rna l, vol. 53, p. 10s, 1974.

7. ASTM A800/A800M - 10

Claims

REIVINDICACIONES

1. Metal base de acero inoxidable austenítico caracterizado por tener una microestructura de metal base austenítica no magnética que comprende:

16.00 % en peso de cromo a 30,00 % en peso de cromo (Cr);

8.00 % en peso de níquel a 27,00 % en peso de níquel (Ni);

1.00 % en peso de molibdeno a no más de 7,00 % en peso de molibdeno (Mo);

0,40 % en peso de nitrógeno a 0,70 % en peso de nitrógeno (N);

1.0 % en peso de manganeso a 4,00 % en peso de manganeso (Mn), en el que los niveles de N y Mn se seleccionan específicamente para asegurar una relación entre Mn y N de > 2,85 y < 7,50; menos de 0,10 % en peso de carbono (C);

< 0,070 % en peso de oxígeno (O);

no más de 2,00 % de silicio (Si);

< 0,030 % en peso de fósforo (P);

< 0,010 % en peso de azufre (S);

> 0,03 % en peso de cerio y < 0,08 % en peso de cerio (Ce);

y opcionalmente el metal base de acero inoxidable austenítico comprende además:

(i) uno o más de los siguientes de un primer grupo:

> 0,001 % en peso de boro y < 0,010 % en peso de boro;

Metales de tierras raras (REM) distintos a cerio, siempre que la cantidad total de REM se ajuste a los a niveles de cerio de > 0,03 % en peso y < 0,08 % en peso;

> 0,005 % en peso de aluminio y < 0,050 % en peso de aluminio;

> 0,001 % en peso de calcio y < 0,010 % en peso de calcio;

> 0,001 % en peso de magnesio y < 0,010 % en peso de magnesio;

< 3,50 % en peso de cobre;

> 0,75 % en peso de wolframio y < 2,00 % en peso de wolframio;

> 0,10 % en peso de vanadio y < 0,50 % en peso de vanadio; y/o

(ii) opcionalmente, uno de los siguientes de un segundo grupo:

(a) > 0,030 % en peso de carbono y < 0,08 % en peso de carbono junto con más de Ti (mín.), donde Ti (mín.) se calcula a partir de 5 x C (mín.) y donde C (mín.) es la cantidad mínima de carbono, hasta 0,70 % en peso de titanio, o

(b) > 0,030 % en peso de carbono y < 0,08 % en peso de carbono junto con más de Nb Ta (mín.), donde Nb Ta (mín.) se calcula a partir de 10 x C (mín.) y donde C (mín.) es la cantidad mínima de carbono, hasta 1,0 % en peso de niobio más tántalo con un máximo de 0,10 % en peso de tántalo; donde

el resto del metal base es hierro e impureza inevitable; y

donde los niveles de elementos formadores de austenita de Ni, C, Mn y N; y de elementos formadores de ferrita de Cr, Si, Mo y Nb; se seleccionan específicamente para garantizar que

una relación entre el equivalente de cromo [Cr] y el equivalente de níquel [Ni] se determina y se controla a más de 0,40 y menos de 1,05; y

donde el equivalente de cromo se determina y se controla de acuerdo con una primera fórmula:

[Cr] = (% en peso Cr) (1,5 x % en peso Si) (1,4 x % en peso Mo) (% en peso Nb) - 4,99; y

donde el equivalente de níquel se determina y se controla de acuerdo con una segunda fórmula: [Ni] = (% en peso Ni) (30 x % en peso C) (0,5 x % en peso Mn) ((26 x % en peso (N - 0,02)) 2,77;

y

el metal base presentando un equivalente de resistencia a las picaduras especificado (PREⁿ) de > 25; donde:

PREⁿ= % en peso de cromo (3,3 x % en peso de molibdeno) (16 x % en peso de nitrógeno); y donde la relación del equivalente de [Cr] dividido por el equivalente de [Ni] se optimiza en una etapa de fusión para obtener la microestructura austenítica no magnética en el metal base.

2. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende < 0,030 % en peso de carbono.

3. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende 0,020 % en peso a 0,030 % en peso de carbono.

4. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el manganeso es 2,0 % en peso a 4,0 % en peso de manganeso.

5. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con la reivindicación 4, donde el manganeso es < 3,0 % en peso de manganeso.

6. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende < 0,001 % en peso de azufre.

7. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el oxígeno es < 0,050 % en peso de oxígeno.

8. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, comprendiendo no más de 0,75 % en peso de silicio.

9. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el silicio es > 0,25 % en peso y < 0,75 % en peso de silicio.

10. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el silicio es > 0,75 % en peso y < 2,00 % en peso de silicio.

11. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende < 1,50 % en peso de cobre.

12. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende > 1,50 % en peso de cobre.

13. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde el nitrógeno es > 0,40 y < 0,60 % en peso de nitrógeno.

14. Metal base de acero inoxidable austenítico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde la relación entre los equivalentes de cromo y los equivalentes de níquel es mayor que 0,45 y menor que 0,95.

15. Acero forjado que comprende el metal base de acero inoxidable austenítico de cualquier reivindicación anterior.

16. Acero moldeado que comprende el metal base de acero inoxidable austenítico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

17. Método de fabricación de metal base de acero inoxidable austenítico que presenta una microestructura de metal base austenítica no magnética que comprende:

16.00 % en peso de cromo a 30,00 % en peso de cromo (Cr);

8.00 % en peso de níquel a 27,00 % en peso de níquel (Ni);

1.00 % en peso de molibdeno a no más de 7,00 % en peso de molibdeno (Mo);

0,40 % en peso de nitrógeno a 0,70 % en peso de nitrógeno (N);

< 0,070 % en peso de oxígeno (O);

no más de 2,00 % en peso de silicio (Si);

< 0,030 % en peso de fósforo (P);

< 0,010 % en peso de azufre (S);

> 0,03 % en peso de cerio y < 0,08 % en peso de cerio (Ce);

y opcionalmente el metal base austenítico no magnético comprende además:

(i) uno o más de los siguientes de un primer grupo:

> 0,001 % en peso de boro y < 0,010 % en peso de boro;

> 0,005 % en peso de aluminio y < 0,050 % en peso de aluminio;

> 0,001 % en peso de calcio y < 0,010 % en peso de calcio;

> 0,001 % en peso de magnesio y < 0,010 % en peso de magnesio;

< 3,50 % en peso de cobre;

> 0,75 % en peso de wolframio y < 2,00 % en peso de wolframio;

> 0,10 % en peso y < 0,50 % en peso de vanadio; y/o

(ii) opcionalmente, uno de los siguientes de un segundo grupo:

el resto del metal base es hierro e impureza inevitable;

el método caracterizado por comprender:

la realización de un tratamiento térmico de solubilización de una composición de aleación metálica a una temperatura de entre 1100 °C y 1250 °C seguido de enfriamiento por agua, donde una relación de equivalente de cromo dividido por equivalente de níquel se optimiza en una etapa de fusión para obtener la microestructura austenítica no magnética en el metal base;

donde, en la etapa de fusión,

los niveles de elementos formadores de austenita de Ni, C, Mn y N; y los elementos formadores de ferrita de Cr, Si, Mo y Nb; se seleccionan específicamente para asegurar que una relación entre el equivalente de cromo [Cr] y el equivalente de níquel [Ni] se determina y se controla a más de 0,40 y menos de 1,05; y

[Cr] = (% en peso Cr) (1,5 x % en peso Si) (1,4 x % en peso Mo) (% en peso Nb) - 4,99;

y

donde el equivalente de níquel se determina y se controla de acuerdo con una segunda fórmula:

[Ni] = (% en peso Ni) (30 x % en peso C) (0,5 x % en peso Mn) ((26 x % en peso (N - 0,02)) 2,77;

donde el equivalente de resistencia a las picaduras especificado (PREⁿ) se determina y se controla a > 25; donde

PREn = w% en peso de cromo (3,3 x % en peso de molibdeno) (16 x % en peso de

Nnitrógeno).