ingeniería

CTM – Transformaciones de fase y tratamientos térmicos

TEMA 9. TRANSFORMACIONES DE FASE Y TRATAMIENTOS
TÉRMICOS EN ALEACIONES Fe-C
Los Diagramas de Fase representan estados y transformaciones en condiciones de
equilibrio, pero no aportan información sobre el TIEMPO necesario para alcanzar el
equilibrio
En la práctica este tiempo es excesivamente elevado ( velocidades de
transformaciónmuy lentas), por lo que es habitual y, a veces, incluso deseable
recurrir a condiciones de no equilibrio
Las transformaciones de fase, tanto en condiciones de equilibrio como fuera de este,
y los tratamientos térmicos aplicados para lograrlas, son determinantes en el
desarrollo de la estructura de los materiales REALES, y por tanto, para alcanzar las
propiedades requeridas

ESTRUCTURA DELTEMA
9.1 CINÉTICA DE LAS TRANSFORMACIONES EN ESTADO SÓLIDO
9.2 DIAGRAMAS TTT. APLICACIÓN A LOS ACEROS. MICROESTRUCTURAS
RELEVANTES
9.3 TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS (metales en general)

CTM – Transformaciones de fase y tratamientos térmicos
9. 1 CINÉTICA DE LAS TRANSFORMACIONES EN ESTADO SÓLIDO (I)
Conceptos fundamentales
Transformaciones de fase.- cambios en el nº y tipo de fasesdel sistema
TIPO
EJEMPLO
Sin cambio de composición
Solidificación metal puro
CON difusión
Con cambio de composición
Reac. eutectoide
SIN difusión
Transf. martensítica
Tratamiento térmico.- Perfil temperatura-tiempo para obtener una
microestructura determinada
Cinética.- Estudio de la dependencia con el tiempo de las transformaciones de
fase, es decir, de las velocidades detransformación.
El factor tiempo
La mayoría de las transformaciones en estado sólido no transcurren
instantáneamente: dependen del tiempo
Esto es especialmente patente en las transformaciones que implican fenómenos de
DIFUSIÓN, que depende de la temperatura y del tiempo
Microestructuralmente, estas transformaciones conllevan una etapa de nucleación
seguida de una etapa de crecimiento
La cinética de lastransformaciones es de capital importancia en la relación entre
tratamientos térmicos y microestructuras desarrolladas

CTM – Transformaciones de fase y tratamientos térmicos
9. 1 CINÉTICA DE LAS TRANSFORMACIONES EN ESTADO SÓLIDO (II)
Típicamente la cinética de las transformaciones en estado sólido responde a la gráfica:

(

y = 1 − exp − kt n
r=

1
t0.5

)

= A exp(−Q / RT )Velocidad de transformación

(Fte. Callister)

Los diagramas de fase están limitados a condiciones de equilibrio, que en la práctica no
son viables porque se alcanzan a velocidades excesivamente lentas.
Es más, en ocasiones puede ser preferible que las condiciones sean de NO equilibrio.
No estar en condiciones de equilibrio implica que:
– Ocurren otras transformaciones de fase que lasprevistas en los DF
– Existen fases de no equilibrio, no recogidas en los DF
Por norma general:
– En enfriamientos de no equilibrio las transformaciones ocurren a menor
temperatura que en los DF
subenfriamiento
– En calentamientos de no equilibrio las transformaciones ocurren a temperaturas
superiores que en los DF
sobrecalentamiento

CTM – Transformaciones de fase y tratamientos térmicos9. 2 DIAGRAMAS TTT (I)
La forma general de representación que incluye el factor tiempo son los diagramas
TTT: Temperatura-Tiempo-Transformación, también conocidos como diagramas de
transformación isotérmica.
Se construyen a partir de las curvas de transformación isotérmicas, representando
los puntos de inicio, 50% y fin de transformación, para las diferentes temperaturas.
Consideremos elcaso de un acero eutectoide (0.77% en peso de C):
Reacción eutectoide: T=727ºC γ (0.77%C)
α (0.022%C) + Fe3C (perlita)
Restricciones de estos diagramas:
– Composición fija
– Referidos a transformaciones
isotérmicas (Tª cte)
Transformación Austenita
acero eutectoide

Perlita

DIAG. TTT

(Fte. Callister)

CTM – Transformaciones de fase y tratamientos térmicos
9. 2 DIAGRAMAS TTT...