TRANSFORMACIONES DE LA AUSTENITA FUERA DE EQUILIBRIO

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La tetragonalización se observa para contenidos de carbono superiores a 0.3%. Se observa que los parámetros de la red tetragonal la martensita en c está disminuyendo, y en a y b está aumentando sus valores.

- La austenita retienida es el porcentaje o la parte de austenita que aún no ha sido transformada en martensita pura, es decir, cuando la temperatura disminuye por debajo del valor critico (entre 90 y 400°), donde comienza la transformación alotrópica de austenita a martensita, y entre mayor disminuya la temperatura mayor sera la transformación de austenita. Sin embargo, la parte que no es tranformada será austenita retenida el cual, eventualmente, será transformada en martensita.

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- El tipo de martensita depende del contenido de carbono en el acero:

Ilustración 3. Mertensita en "cintas". %C

Ilustración 4. Martensita mixta. 0.6

Ilustración 5. Martensita en agujas. 1.2

- La martensita se produce por difusión, debido a que la reacción ocurre rápidamente y a una temperatura baja. Se conoce como transformación atérmica ya que no requiere superar la barrera de energía de activación.

- No hay cambios de composición en el paso de austenita y martensita, ya que no se origina la migración de los átomos de carbono.

- La estructura cristalina cambia de FCC (austenita) a BCT (martensita). Y su estructura tetraédrica se debe al carbono intersticial y el grado de tetragonalidad depende del porcentaje de carbono en el acero.

- La martensita comienza a formarse a una temperatura característica de cada acero, y el porcentaje de martensita depende de que tanto disminuye la temperatura por debajo del punto Ms, hasta llegar al 100% de transformación que es a la temperatura Mf.

- A temperatura ambiente, muchos aceros mantienen aun austenita retenida, ya que el su punto Mf está por debajo de la temperatura ambiente.

- Un incremento en el porcentaje de carbono baja la temperatura de formación de la martensita, Ms.

- El revenido es un tratamiento térmico que consiste en calentar el acero a una temperatura inferior a su temperatura critica, para luego enfriarlo con aire, y en ocasiones con agua o aceite. El revenido tiene como fin modificar los efectos causados por el templado, disminuyendo la dureza y la resistencia, aumentando la tenacidad y eliminando las tensiones internas que se da por el templado en los aceros. En la ilustración 5., se observa como es el proceso del revenido (calentamiento, permanencia y enfriamiento) con respecto al templado.

Ilustración 6. Esquema del temple y revenido en los aceros[1].

Las transformaciones que presenta la martensita al calentarse se dividen en varias etapas[2]:

Primera etapa (100° - 200°C): La estructura tetragonal de la martensita empieza a rechazar el carbono en exceso y da origen a la precipitación de un carbono de estructura hexagonal compacta, denominado épsilon. Debido a la migración del carbono la tetragonalidad de la martensita se reduce al llegar el carbono a 0.20%. cambiando la estructura de la martensita de tretagonal a BCC, o ferrita sobresaturada (martesina beta).

Segunda etapa en el revenido (230° - 300°C): en esta etapa la austenita residual se transforma en vainita inferior. Se presenta dilatación, y en casos de gran cantidad de austenita residual, aumenta su dureza.

Tercera etapa (300° - 350°C): en esta etapa se presenta una pérdida de tenacidad. Y se da lugar a una redisolución del carbono épsilon acompañado por precipitación de cementita con forma de cilindro. Existe fragilidad a los revenidos bajos, debido a la red continua de este compuesto intermetálico.

Cuarta etapa (desde unos 400°C): se presenta esferoidización de las partículas de cementita, que, al globulizar, rompen la continuidad del retículo. Además, hay restauración y recristalización de la ferrita, con el consiguiente aumento de tenacidad.

Quinta etapa: Se presenta en algunos aceros aleado con Níquel, Cromo, Manganeso, e impurezas como Antimonio, Estaño y Fósforo. Y presenta fragilidad a los revenidos altos.

- El termino Ms hace referencia a la temperatura a la que la martensita comienza a formarse, y el porcentaje de martensita formado depende de cuanto haya disminuido la temperatura por debajo de este punto; y el termino Mf es la temperatura a la que la martensita finaliza su formación, es decir, cuando se ha formado el 100% de martensita. Por ende, entre mayor disminuya la temperatura por debajo del punto Ms, mayor porcentaje de austenita se ha transformado en martensita, hasta que la temperatura disminuya lo suficiente hasta llegar al punto Mf, y toda la austenita se haya transformado en 100% de martensita pura.

Ilustración 7. Relación de las temperaturas Ms y Mf con el contenido de carbono del acero.

- A) La austenita es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución sólida por inserción de carbono en hierro gamma, La cantidad de carbono disuelto, varía de 0% a 1,76%, que es la máxima solubilidad de carbono en esta fase a temperaturas de 1130 °C. La austenita no es estable a la temperatura ambiente pero existen algunos aceros al cromo-níquel denominados austeníticos cuya estructura es austenita a temperatura ambiente.

B) Es el nombre dado a la solución sólida α. Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatómica de 2.86 A. Prácticamente no disuelve en carbono, como se puede observar, donde se tiene un acero con bajo porcentaje de carbono su

máxima solubilidad es 0,025% C a 723 °C, y disuelve sólo 0,008% de C a temperatura ambiente.

C) Ferrita δ, se inicia a los 1400ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492ºC.

D) Cementita se forma (Fe3C) cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita α por debajo de 723°C (la composición está comprendida en la región de fases α+Fe3C). La cementita, desde el punto de vista mecánico, es dura y frágil, y su presencia aumenta considerablemente la resistencia de algunos aceros.

E) La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje