AISI-304 Dentro de los aceros austeníticos es  el más común al CrNi.  Es altamente resistente a la corrosión. Tiene una buena resistencia a  temperaturas moderadamente elevadas, hasta los 750°, donde se reduce drásticamente su resistencia a la oxidación y al cascarillado. En largos periodos a temperaturas entorno a los 650° C sufre diferentes fenómenos como el endurecimiento que provoca fragilidad y la corrosión intergranular. Por ello el empleo de esta aleación debe utilizarse en ciclos térmicos continuos o bajos de hasta 800°.

253-MA Esta aleación posee una combinación de tierras raras, silicio y un alto contenido en cromo, que la dotan con una excelente resistencia a oxidación hasta las 1093°. Las tierras raras incrementan la velocidad de difusión del silicio a la interfaz cascarilla-metal, provocando el desarrollo de una capa inferior de SiO2 continua que frena el crecimiento del oxido. Debido a su bajo contenido en níquel, proporciona una buena resistencia contra el azufre; al ataque de SO2 y SO3. Sin embargo no es resistente a la reducción de las atmósferas de sulfuración, cantidades muy pequeñas de ácido sulfhídrico atacaran la superficie de oxido. Adolece la carburización y la nitrurización, ante ello el AISI 310 es una mejor alternativa.   Es ideal para su uso en aplicaciones a altas temperaturas constantes, siendo ligeramente mejor que el acero 310 AISI.    

AISI-330 Esta aleación es totalmente inmune a la formación de SIGMA. Es muy adecuada para hornos de cocción u otras aplicaciones donde se produzcan ciclos térmicos severos. Tiene buena resistencia a la tracción y al choque térmico. Es capaz de soportar temperaturas de hasta 1250°C en atmósferas oxidantes. Su alto contenido en Níquel otorga a esta aleación una buera resistencia contra la nitruración y la carburización, pero convierten a esta aleación en inadecuada para aplicaciones donde el azufre está presente, ya que provocara una rápida sulfidación. Es adecuado para su uso en atmósferas con oxígeno reducido.

 

 

Degradación de los aceros inoxidables a temperaturas elevadas

La resistencia a la oxidación de los aceros inoxidables austeníticos se puede aproximar por el contenido de cromo de la aleación. Las aleaciones verdaderamente resistentes al calor generalmente contienen por lo menos un 20% (por peso) de cromo. Reemplazar el hierro con níquel también generalmente mejora el comportamiento a la alta temperatura de una aleación. 

Una muestra de metal oxidado incrementa su peso en correspondencia a la cantidad de oxígeno incorporado a la cascarilla y la oxidación interna que hubiere. Medir el cambio en el peso de una muestra que ha sido expuesta a altas temperaturas por un período de tiempo fijo es uno de los modos de determinar la resistencia a la oxidación de una aleación. Un mayor aumento de peso típicamente indica una oxidación más severa. El descostrado o desprendimiento de la cascarilla de óxido superficial, es el problema que más comúnmente se encuentra durante la oxidación de los aceros inoxidables. El descostrado típicamente se manifiesta por una pérdida de peso rápidamente acelerada. Una diversidad de factores puede causar el descostrado, entre los más importantes figuran el ciclado térmico, los daños mecánicos y el espesor excesivo del óxido. Durante la oxidación, el cromo se liga en la cascarilla en la forma de óxido de cromo. Cuando se descostra la cascarilla de óxido, se expone el metal fresco y la velocidad local de oxidación se incrementa temporalmente conforme se forma nuevo óxido de cromo. Si hay suficiente descostrado de la cascarilla, puede perderse suficiente cromo para causar que la aleación subyacente pierda sus propiedades de resistencia térmica. El resultado es la formación de óxidos de crecimiento rápido de hierro y níquel conocidos como oxidación galopante. La oxidación a muy altas temperaturas puede conducir a la volatilización de la cascarilla. La cascarilla superficial de óxido de cromo formada en los aceros inoxidables resistentes al calor es principalmente Cr2O3. A temperaturas más altas, la tendencia es que se oxide más hasta convertirse en CrO3, que tiene una presión de vapor muy alta. La velocidad de oxidación entonces se divide en dos partes - el engrosamiento de la cascarilla por la formación del Cr2O3 y el efecto adelgazante de la evaporación del CrO3. La tendencia es que finalmente se llegue a un balance entre el crecimiento y el adelgazamiento permaneciendo la cascarilla a un espesor constante. Este resultado es la recesión continua de la superficie y consumo del metal inferior. El efecto de la volatilización de la cascarilla se convierte en un problema significativo a temperaturas superiores y se exacerba con los gases que fluyen rápidamente.

La sulfidación a alta temperatura puede causar una degradación acelerada de los aceros inoxidables. La sulfidación de los aceros inoxidables es un proceso complejo que depende fuertemente de los niveles relativos de azufre y oxígeno, junto con la forma del azufre presente (por ejemplo, vapor elemental, óxidos de azufre, sulfuro de hidrógeno). El cromo forma óxidos y sulfuros estables. En presencia de compuestos de tanto oxígeno como azufre, una capa externa estable de óxido de cromo se forma con frecuencia, la que puede actuar como una barrera del ingreso del azufre. Sin embargo, el ataque de la sulfidación todavía puede ocurrir en las regiones en las que la cascarilla se ha dañado o desprendido y de acuerdo con ciertas circunstancias, el azufre puede transportarse a través de una costra de cromia y formar fases internas de sulfuro de cromo. La sulfidación es elevada en las aleaciones que contienen una cantidad significativa de níquel (25% o más). El níquel y sulfuro de níquel forman una fase eutéctica de bajo punto de fusión que puede causar un daño catastrófico a la aleación subyacente a temperaturas elevadas.

La carburización por altos niveles de especies portadoras de carbono en el ambiente pueden producir como resultado el ingreso de carbono y la subsiguiente formación de carburos internos. La carburización generalmente ocurre a temperaturas por encima de los 800°C. La formación de una zona de metal internamente carburizado puede causar cambios no deseados en las propiedades mecánicas y físicas. Generalmente, la presencia de oxígeno previene el ingreso del carbón por la formación de una costra protectora externa. Los mayores niveles de níquel y silicio son tantos efectivos en reducir la susceptibilidad a la carburización. La pulverización metálica es una forma específica de ataque de carburización que generalmente ocurre a temperaturas más bajas 350-900°C y a una actividad de carbón de mayor que la unidad. Puede producir como resultado un ataque local catastrófico por vía de la formación de profundos cráteres a través de un mecanismo complejo que convierte al metal macizo en una mezcla de grafito y partículas de metal.

Los mayores niveles de cromo y níquel contenidos en estas aleaciones producen como resultado una menor solubilidad del carbono, lo cual tiende a incrementar la susceptibilidad a la sensibilización. Se recomienda enfriar con un ahogador por inmersión (gas o líquido) por este rango crítico de temperaturas, particularmente para las secciones más gruesas. El tiempo a la temperatura requerido para formar carburos de cromo se incrementa conforme se reduce el contenido de carbono. Por lo tanto, las versiones de bajo carbono de estas aleaciones son más resistentes pero no inmunes a la sensibilización. Cuando se calientan a temperaturas de 649-1010°C por períodos prolongados, las Aleaciones 309/309S y 320/320S pueden exhibir una ductilidad reducida a la temperatura ambiente debido a la precipitación de partículas quebradizas de la segunda fase (fase sigma y carburos). La fase sigma con frecuencia se forma en las fronteras de los granos y puede reducir la ductilidad. Este efecto es reversible y la ductilidad completa se puede restaurar volviendo a recocer a las temperaturas sugeridas. La fragilidad de la fase sigma puede presentarse en un rango de temperatura de aprox. 600 - 900ºC. Puede ocurrir que se produzcan fases intermetálicas que disminuyan los atributos positivos del cromo. El resultado de estas fases es la reducción de la resistencia al calor y la fragilidad

La nitridación puede ocurrir en la presencia de gas nitrógeno. Los óxidos generalmente son más estables que los nitritos así que en una atmósfera que contiene oxígeno, típicamente se forma una cascarilla de óxido. Las capas de óxido son buenas barreras al ingreso de nitrógeno, así que la nitridación es rara vez una preocupación en el aire o en los gases típicos de los productos de combustión. La nitridación puede ser un problema en el nitrógeno purificado y es una preocupación especial en las atmósferas secas de amoniaco reformado donde el potencial de oxígeno es muy bajo. A temperaturas relativamente bajas generalmente se forma una película superficial de nitrito. A temperaturas altas por encima de unos 1000°C, la difusividad del nitrógeno es suficientemente rápida para que el nitrógeno penetre profundamente en el metal y cause la formación de nitritos internos en las fronteras de los granos o dentro de los granos. Esto puede conducir a un compromiso de las propiedades mecánicas. La inestabilidad metalúrgica o la formación de nuevas fases durante las exposiciones a las altas temperaturas pueden afectar adversamente las propiedades mecánicas y reducir la resistencia a la corrosión. Las partículas de carburo tienden a precipitarse en las fronteras de los granos (sensibilización) cuando los aceros inoxidables austeníticos se mantienen en o se enfrían lentamente por un rango de temperaturas de 800-1650°F (427-899°C).