Austenita

ALEACIONES DE FIERRO

A presión atmosférica, y dentro del rango de temperaturas entre 912ºC y 1382ºC, el fierro se presenta como un arreglo de átomos formando una estructura densa tipo FCC, es decir, una red cúbica centrada en las caras. En el Fe, a diferencia de otros metales, al disminuirse su temperatura bajo el rango antes indicado, se produce la formación de una estructura menos compacta,de modo que los átomos dejan de formar un arreglo tipo FCC para dar paso a la estructura tipo BCC, esto es, una red cúbica centrada en el cuerpo, que posee menor densidad que la FCC.

Este cambio en la estructura cristalina del fierro, de una fase FCC a una BCC, se produce por cualquiera de los dos mecanismos siguientes:

1.- Proceso Difusional: Si enfriamos lentamente la fase FCC de losátomos de fierro, dicha red adquiere una suficiente movilidad atómica, de manera que la red sufre una reconstrucción completa adquiriendo la forma de una ferrita tipo BCC, produciéndose una difusión descoordinada y confusa de átomos en la interface de transformación. Dentro de este mecanismo difusional podemos encontrar la ferrita “alotriomórfica” y la ferrita “idiomórfica”, aunque también por estemecanismo se forman la ferrita “maciza”, y la “perlita”, formada por una alternancia entre α-ferrita y cementita (FeC). Cabe destacar que las ecuaciones que gobiernan la nucleación y crecimiento de la Perlita, que es una mezcla eutectoide, son similares a las de la ferrita “alotriomórfica” pero dos órdenes de magnitud inferior.

2.- Proceso sin Difusión, o No Difusional: Si en cambio, la fase FCCque conforma el fierro, la enfriamos rápidamente a una muy baja temperatura, muy por debajo de 912ºC, no habrá suficiente tiempo ni movilidad atómica para que suceda la Transformación Difusional. Sin embargo, la fuerza motora se incrementa con el enfriamiento por debajo de los 912ºC, produciéndose la formación de mar tensita BCC debido a un mecanismo de “corte” o “displacivo” que involucra unatransferencia sistemática y coordinada de átomos en la interface. Al igual que la Mar tensita, la ferrita “Widmanstatten” también se produce por este mecanismo no difusional, donde la fuerza motriz para la transformación es pequeña, de modo que la separación del carbón durante la transformación es una necesidad termodinámica. Durante el crecimiento de la ferrita Widmanstatten los átomos intersticiales,como el carbón, pueden difundir libremente sin afectar la forma o el carácter “displacivo” de dicha transformación.

LA AUSTENITA EN UN ACERO

En la figura anterior, y semejando a un hexágono deformado, se puede apreciar la forma de un grano de austenita en un corte bidimensional plano. La Austenita (simbolizada por la letra γ) es la estructura principal de un acero, y se define como lasolución sólida metálica y a la vez no magnética de carbón y hierro que existe en todo acero por encima de la temperatura crítica de alrededor de723ºC. Su nombre proviene de Sir William Chandler Roberts Austen, fallecido en 1902. El grano de Austenita posee estructura cristalina tipo FCC lo cual permite a dicho grano almacenar o reservar una alta proporción de carbón en solución.
La Austenita puedecontener bastante más carbon que la ferrita, entre 0.8% C a una temperatura de 723ºC, y 2.08% a 1148ºC, que es el máximo contenido de carbón soluble que puede contener un grano de austenita.

Cuando enfriamos la austenita, esta estructura se descompone en varias fases (que se verán a continuación), o bien sufre una leve distorsión en su estructura cristalina, distorsión que es conocidacomo “transformación martensítica”.

Ya sea que enfriemos lento o rápido una aleación específica, y dependiendo de si actúa un Mecanismo de Transformación Difusional o No Difusional, aparecerán un gran número de fases interesantes de estudiar, entre ellas, la formación de la Ferrita

Widmanstatten típica de los aceros. Pero entonces surge la pregunta de cómo calcular matemáticamente o empíricamente...