Tratamientos termicos

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Materiales y Procesos

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CAPITULO 9 TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y TERMOQUÍMICOS DEL ACERO
9.1- Transformaciones estructurales de la austenita
En condiciones de enfriamiento lento los cambios de fase que tienen lugar en los aceros pueden predecirse mediante el diagrama de equilibrio Fe-C. Pero si las transformaciones no se producen en equilibrio se obtendrán otras fases y constituyentes, queadquieren gran importancia cuando se trata de modificar las propiedades mediante los tratamientos térmicos. Variando la velocidad de enfriamiento se observan los siguientes fenómenos: • • • • • • • • Disminución de las temperaturas de comienzo de formación de ferrita (Ar3) y eutectoide (Ar1) La transformación eutectoide ya no ocurre a temperatura constante y su concentración de carbono es menor a 0,8% Disminución de la cantidad de ferrita libre, hasta desaparecer Afinamiento de la perlita Formación de troostita (intermedio de temple) Crecimiento acicular de la ferrita Cuando la difusión está limitada, formación de martensita Surgimiento de otra estructura (entre la perlita y la martensita), denominada bainita, en la que la ferrita crece en forma acicular y la cementita precipita en suinterior

Esta gama de estructuras que aparecen según las condiciones a la que ocurre la transformación alotrópica desde la austenita, se representan en los diagramas temperatura/tiempo/transformación o diagramas TTT. 9.1.1. Diagramas TTT Estos diagramas grafican las condiciones (temperatura-tiempo) en que ocurre la transformación de la austenita para cada tipo de acero. En la Fig. 1 se muestra unmétodo experimental para su trazado. Consiste en calentar en un baño líquido a la temperatura de austenización correspondiente, varias probetas pequeñas del acero en estudio, extraerlas e introducirlas rápidamente en otro baño que se mantiene a la temperatura de reacción deseada. Su pequeño tamaño les permite enfriarse hasta dicha temperatura en una fracción de segundo. Transcurrido un cierto tiempo,una de ellas es extraída y sumergida en agua. Esto detiene la reacción produciendo el cambio casi instantáneo de la austenita remanente en martensita. A continuación se examina en el microscopio siendo usualmente fácil distinguir la porción de austenita que ha reaccionado isotérmicamente, de la que se ha transformado en martensita durante el enfriamiento posterior. En la parte inferior de la figurase ha representado tiempo de reacción vs. porcentaje de transformación alcanzado. Con esto se traza el diagrama TI, cuyas curvas resumen los datos de reacción isotérmica de la austenita para todas las temperaturas. En las figuras 2 y 3 se muestran los diagramas TI de aceros de 0,8 y 0,45 % C. Se aprecian las regiones de estabilidad e inestabilidad de la austenita y las líneas de comienzo y fin decada transformación. La región a la derecha de la línea de final de transformación es la de ferrita y cementita ya estables; de acuerdo a la temperatura de formación, estas fases se combinarán en perlita o bainita. El punto situado más a la izquierda del diagrama se llama nariz perlítica. Se puede observar que dicha nariz está más desplazada a la derecha cuanto mayor es el contenido de carbono yde los elementos aleantes del acero.

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FIG. 1: REACCIÓN ISOTÉRMICA DE LA AUSTENITA DE 0,8%C A 700ºC

Los diagramas de aceros hipo e hipereutectoides (figuras 3 y 4), presentan una zona superior donde se produce la separación de ferrita o cementita libre, respectivamente. Si el grano austenítico es grande debido a elevada temperatura de austenización, y lavelocidad de enfriamiento no es lo suficientemente lenta, la ferrita crecerá en forma de agujas, disminuyendo la resistencia al impacto del acero. A continuación por debajo de la temperatura A1, comienzan a formarse las colonias de perlita; cuando la temperatura es elevada, los granos son grandes y las láminas gruesas. A temperaturas más bajas, la perlita se hace más fina, y cerca de la nariz se forma...
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