Estructura y Propiedades de la Perlita y Bainita en Acero Eutectoide

Microestructura de la Perlita

La perlita tiene una microestructura formada por capas o láminas alternadas de ferrita (α) y cementita (Fe3C). Se obtiene por enfriamiento lento de la austenita. El recocido total, asociado a metales, implica calentar la aleación hasta la región austenita, seguido de un enfriamiento lento para producir perlita gruesa.

Normalización

La normalización implica ciclos similares de calentamiento y recalentamiento, pero con velocidades de enfriamiento más rápidas. Este enfriamiento se permite que se realice al aire a temperatura ambiente y el resultado es perlita fina. La perlita fina está formada por láminas más estrechas que la gruesa, siendo de mayor dureza y resistencia, aunque de menos ductilidad que la perlita gruesa.

Relación entre Carbono y Propiedades

A mayor porcentaje de carbono, mayor dureza y resistencia. La elongación disminuye, por eso es menos dúctil que la perlita gruesa. La reducción de área se refiere a que son láminas más estrechas, lo que implica mayor dureza.

Acero Eutectoide

Un acero eutectoide tiene una composición de 0,77% de carbono. La reacción eutectoide es γ → α + Fe3C (Austenita → Ferrita + Cementita). A temperaturas inferiores a 540ºC, la ferrita y la cementita aparecen en forma de agujas extremadamente finas, microestructura conocida como bainita.

Bainita

A menor temperatura de transformación de la bainita, hay una dispersión más fina de los carburos, lo que resulta en mayor dureza y resistencia. Se distinguen dos tipos de bainita: bainita superior (500ºC) e inferior (250ºC). En el diagrama de la derecha, se pueden observar las temperaturas que marcan los tipos de transformación.

Enfriamiento y Estructuras Resultantes

• Un enfriamiento lento de la austenita hasta una temperatura superior a 550ºC provoca la obtención de perlita.
• Un enfriamiento moderado, en un rango de temperatura entre 250 y 500ºC, obtiene bainita.
• Si el enfriamiento es rápido, se obtiene la estructura martensita.

Revenido y Efectos del Carbono

Porque el carbono se difunde conforme aumenta el tiempo de revenido, lo que implica una pérdida de dureza. La cementita al crecer hace que exista un mayor límite de fase. Si aumentamos la temperatura de revenido, también disminuye la dureza, ya que la cementita es de mayor tamaño, por lo que hay más límite de fase.

Relación entre Difusión de Carbono y Propiedades

A mayor difusión de carbono:

• Menor resistencia a tracción.
• Menor límite elástico.
• Mayor ductilidad.

Fundición Blanca

Hay que partir de una fundición blanca mediante un enfriamiento rápido. No es posible crear fundición blanca con una sección transversal grande, ya que en el interior no se ha generado y, por lo tanto, no podemos obtener la fundición maleable.