Acero inoxidable 309/309S

 

Propiedades generales

La aleación 309 (UNS S30900) es un acero inoxidable austenítico desarrollado específicamente para aplicaciones de resistencia a la corrosión a altas temperaturas. Estos son algunos puntos clave sobre la aleación 309:La aleación 309 exhibe una buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Puede soportar la oxidación hasta 1900 ° F (1038 ° C) en condiciones no cíclicas. Sin embargo, los ciclos térmicos frecuentes pueden reducir su resistencia a la oxidación a aproximadamente 1850 ° F (1010 ° C). Atmósferas que contienen azufre: Debido a su alto contenido de cromo y bajo contenido de níquel, la aleación 309 se puede utilizar en entornos con un contenido de azufre de hasta 1832 °F (1000 °C). Esto lo hace adecuado para aplicaciones en las que hay atmósferas que contienen azufre. Atmósferas de cementación: No se recomienda el uso de la aleación 309 en atmósferas altamente cementantes, ya que solo presenta una resistencia moderada a la absorción de carbono. Es posible que no proporcione suficiente protección contra la difusión de carbono y la posterior carburación. Aplicaciones: La aleación 309 se puede utilizar en aplicaciones ligeramente oxidantes, de nitruración, cementación y ciclos térmicos. Sin embargo, la temperatura máxima de servicio debe reducirse en estas aplicaciones en comparación con las condiciones sin ciclo. Cuando se calienta entre 1202 y 1742 ° F (650 - 950 ° C), la aleación 309 es susceptible a la precipitación en fase sigma. Esto puede dar lugar a una reducción de la tenacidad y las propiedades mecánicas. Para restaurar la tenacidad, se recomienda un tratamiento de recocido en solución a 2012 – 2102 ° F (1100 – 1150 ° C).

309S (UNS S30908) es la versión baja en carbono de la aleación. Se utiliza para facilitar la fabricación.

309H (UNS S30909) es una modificación con alto contenido de carbono desarrollada para mejorar la resistencia a la fluencia. En la mayoría de los casos, el tamaño de grano y el contenido de carbono de la placa pueden cumplir con los requisitos 309S y 309H.

La aleación 309 se puede soldar y procesar fácilmente mediante prácticas estándar de fabricación en taller.

 

bar-rod
Pipe/Tube
PlateSheet
 
 

Aplicaciones

  • Hornos: quemadores, puertas, ventiladores, tuberías y recuperadores
    Hornos de lecho fluidizado: rejillas, tuberías, cajas de viento
    Equipos de molienda de papel
    Refinación de petróleo: sistemas de recuperación catalítica, recuperadores
    Generación de energía: quemadores de carbón pulverizado, colgadores de tubos
    Procesamiento térmico: tapas y cajas de recocido, rejillas de quemadores, puertas, ventiladores, sartenes de plomo y salinas neutras, muflas y retortas, recuperadores, vigas móviles
    Tratamiento de residuos: incineradoras, hornos rotatorios y calcinadoras

Normas

ASTM........ Un 240
ASME........ SA 240
AMS.......... 5523

Resistencia a la corrosión

Corrosión húmeda
La aleación 309 no está diseñada específicamente para el servicio en ambientes húmedos y corrosivos. El alto contenido de carbono en la aleación 309, que se agrega para mejorar las propiedades de fluencia, puede tener un efecto perjudicial en su resistencia a la corrosión acuosa. Aquí hay algunos puntos adicionales con respecto a su resistencia a la corrosión: El alto contenido de carbono en la aleación 309 puede hacerla más susceptible a la corrosión en ambientes acuosos. La exposición prolongada a altas temperaturas puede provocar corrosión intergranular en esta aleación. Resistencia a la corrosión en comparación con las aleaciones resistentes al calor: A pesar de sus limitaciones en ambientes corrosivos húmedos, la aleación 309 ofrece una mejor resistencia a la corrosión que muchas otras aleaciones resistentes al calor. Esto se debe principalmente a su alto contenido de cromo, que es del 23% en la aleación 309.

Corrosión a alta temperatura
La aleación 309 resiste la corrosión a alta temperatura en la mayoría de las condiciones de servicio. Las temperaturas de funcionamiento son las siguientes:

Condiciones de oxidación (contenido máximo de azufre – 2 g/m3)
Servicio continuo de 1922 °F (1050 °C)
Temperatura máxima de 2012 °F (1100 °C)

Condiciones de oxidación (azufre máx. superior a 2 g/m3)
Temperatura máxima de 1742 °F (950 °C)

Atmósfera con bajo contenido de oxígeno (contenido máximo de azufre – 2 g/m3)
Temperatura máxima de 1832 °F (1000 °C)

Atmósferas de nitruración o cementación
1562 –1742 °F (850 – 950 °C) máximo

La aleación no funciona tan bien como la aleación 600 (UNS N06600) o la aleación 800 (UNS N08800) en atmósferas reductoras, nitruradoras o carburantes, pero supera a la mayoría de los aceros inoxidables resistentes al calor en estas condiciones.

Propiedades de fluencia

Propiedades típicas de fluencia

Temperatura

Deformación por fluencia (MPa)

Éxtasis de arrastre (MPa)

°C

°F

1000 H

10000 h

100000 H

1000 H

10000 h

100000 H

600

1112

120

80

40

190

120

65

700

1292

50

25

20

75

36

16

800

1472

20

10

8

35

18

7.5

900

1652

8

4

3

15

8.5

3

1000

1832

4

2.5

1.5

8

4

1.5


Análisis químico

% de peso (todos los valores son máximos a menos que se indique lo contrario en un rango)

Elemento

309

309S

309H

Cromo

22.0 mín.-24.0 máx.

22.0 mín.-24.0 máx.

22.0 mín.-24.0 máx.

Níquel

12.0 min.-15.0 máx.

12.0 min.-15.0 máx.

12.0 min.-15.0 máx.

Carbono

0.20

0.08

0,04 mín.-0,10 máx.

Manganeso

2.00

2.00

2.00

Fósforo

0.045

0.045

0.045

Sulfer

0.030

0.030

0.030

Silicio

0.75

0.75

0.75

Hierro

Equilibrar

Equilibrar

Equilibrar

 

 

Propiedades físicas

Densidad

0.285 libras/pulg.3
7,89 g/cm3

Calor específico

0.12 BTU/lb-°F (32 – 212°F)
502 J/kg-°K (0 – 100°C)

Módulo de elasticidad

28,5 x 106 psi
193 GPa

 

Conductividad térmica 212 °F (100 °C)

9.0 BTU/hr/ft2/ft/°F
15,6 W/m-°K

Rango de fusión

2500 – 2590 °F
1480 – 1530°C

Resistividad eléctrica

30,7 microhm-in a 68 °C
78 microhm-cm a 20°C

Propiedades mecánicas

Valores típicos a 68 °F (20 °C)

Límite elástico

0.2% Compensación

Tracción máxima

Fuerza

Alargamiento

en 2 pulg.

Dureza

psi (mín.)

(MPa)

psi (mín.)

(MPa)

% (mín.)

(máx.)

45,000

310

85,000

586

50

202 (HBN)

 

 

Datos de fabricación

La aleación 309 se puede soldar y procesar fácilmente mediante prácticas estándar de fabricación en taller.

Conformado en caliente

Caliente uniformemente a 1742 - 2192 ° F (950 - 1200 ° C). Después de la formación en caliente, se recomienda un recocido final a 1832 - 2101 ° F (1000 - 1150 ° C) seguido de un enfriamiento rápido.

Conformado en frío

La aleación es bastante dúctil y se forma de una manera muy similar a la 316. No se recomienda el conformado en frío de piezas con exposición prolongada a altas temperaturas, ya que la aleación está sujeta a precipitaciones de carburo y precipitantes de fase sigma.

 

Soldadura

La aleación 309 se puede soldar fácilmente mediante la mayoría de los procesos estándar, incluidos TIG, PLASMA, MIG, SMAW, SAW y FCAW.