Transformaciones microestructurales del acero

CIENCIA DE LOS MATERIALES

“TEMA: TRANSFORMACIONES MICROESTRUCTURALES DEL ACERO”

Objetivos

• Conocer las diferentes microestructuras que se forman después de un tratamiento térmico
• Conocer cuales son los diferentes tratamientos térmicos
• Aprender las diferentes fases que muestra la curva tiempo-temperatura-transformación
• Conocer las diferentes Curvas TTT paratratamientos isotérmicos y de enfriamiento continuo
• Analizar cual es la influencia de la velocidad a la hora que se enfría un acero
• Conocer que es el Austempering
• Conocer que es el Martenpering

Curva tiempo-temperatura-transformación
La naturaleza de la transformación a martensita puede entenderse mejor usando la curva tiempo - temperatura - transformación (curva TTT) paraacero eutectoide ilustrada en la figura. La curva muestra cómo la velocidad de enfriamiento afecta la transformación de austenita en varias fases posibles. Las fases se pueden dividir en
1) formas alternativas de ferrita y cementita y
2) martensita.
El tiempo se representa (logarítmicamente por conveniencia) a lo largo del eje horizontal, y la temperatura en el eje vertical. La curva seinterpreta partiendo del tiempo cero en la región austenita (en un lugar arriba de la línea de temperatura A1 para una composición dada) y contínua hacia abajo y a la derecha a lo largo de una trayectoria que muestra cómo se enfría el metal en función del tiempo. La curva TTT que muestra la figura es para una composición específica de acero (0.80% de C). La forma y posición de la curva es diferente paraotras composiciones. A velocidades lentas de enfriamiento la trayectoria pasa a través de la región, indicando una transformación a perlita o bainita que son formas alternativas de mezclas ferrita-carburo. Como estas transformaciones toman tiempo, el diagrama TTT muestra dos líneas, el inicio y el fin de la transformación conforme transcurre el tiempo, indicando las diferentes regiones de fase porlos subíndices s y f , respectivamente. La perlita es una mezcla de fases ferrita y carburo en la forma de placas delgadas paralelas. Se obtiene por enfriamiento lento de la austenita de manera que la trayectoria de enfriamiento pase a través de Ps arriba de la nariz de la curva TTT. La bainita es una mezcla alternativa de las mismas fases, que puede producirse mediante un enfriamiento inicialrápido a una temperatura por encima de Ms, de manera que se evite la nariz de la curva TTT; la siguiente etapa es un enfriamiento mucho más lento para pasar a través de Bs y dentro de la región ferrita-carburo. La bainita tiene una estructura en forma de agujas o plumas que consiste en finas regiones de carburo.
Si el enfriamiento ocurre a una velocidad suficientemente rápida (indicada por la líneapunteada en nuestro diagrama), la austenita se transforma en martensita. La martensita es una fase única que consiste en una solución hierro-carbono cuya composición es igual a la de la austenita de la cual deriva. La estructura tetragonal centrada en el cuerpo (BCT) de la martensita, sin que ocurra el proceso de difusión, el cual está en función del tiempo y es necesario para separar la ferrita yel carburo de hierro en las transformaciones precedentes.
Durante el enfriamiento, la transformación de la martensita empieza a cierta temperatura Ms y termina a una temperatura más baja Mf, como se muestra en nuestro diagrama TTT. En los puntos entre estos dos niveles, el acero es una mezcla de austenita y martensita. Si se detiene el enfriamiento a una temperatura entre las líneas Ms y Mf, laaustenita se transformará en bainita tan pronto como la trayectoria tiempo-temperatura cruce el umbral de Bs.
El nivel de la línea Ms se deprime por debajo de la temperatura ambiente, haciendo imposible para estos aceros la formación de martensita mediante métodos de tratamiento térmico tradicional.
La dureza extrema de la martensita resulta de la deformación reticular creada por los átomos de...