Microestructura y propiedades del acero: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita y bainita
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Microestructura y propiedades de los constituyentes del acero
Ferrita
La ferrita: se trata de una disolución de carbono en hierro α. Como la solubilidad es muy baja, la ferrita es prácticamente hierro α; por tanto, sus propiedades son muy cercanas a las del hierro puro. La ferrita es magnética y sus características mecánicas son bastante bajas. En la práctica podemos considerar las siguientes propiedades:
- Dureza Brinell: HB 80.
- Resistencia a la rotura: 30 kg/mm2.
Cementita
La cementita: es un compuesto químico de hierro y carbono cuya formulación química es Fe3C. La temperatura de fusión es 1250 °C. A bajas temperaturas es débilmente ferromagnética, pero pierde estas propiedades magnéticas a 217 °C. Tiene una gran dureza, pero su plasticidad es muy baja, casi nula.
Perlita
La perlita: es un constituyente eutectoide formado por capas alternadas de ferrita y cementita. Contiene aproximadamente seis partes de hierro y una de carbono, lo que corresponde o se distribuye en 13,5% de Fe3C y 85% de ferrita. Es ferromagnética y posee unas características mecánicas bastante equilibradas, siendo más resistente y dura que la ferrita y mucho más tenaz que la cementita.
Tipos de perlita
- Perlita gruesa: con una separación relativamente grande entre capas; dureza aproximada de 200 Brinell. Se obtiene por un enfriamiento lento.
- Perlita normal: tiene una separación media entre capas y alrededor de 220 Brinell de dureza.
- Perlita fina: tiene una distancia entre capas muy reducida y una dureza cercana a 300 Brinell.
Austenita
La austenita: es una solución sólida de carbono en hierro γ. Puede contener desde 0 hasta 2% de carbono y es, por tanto, un constituyente de composición variable. Su estructura cristalina puede considerarse como una red de hierro γ. Es estable sólo a temperaturas superiores a 723 °C, transformándose en otros constituyentes al enfriar. Se caracteriza por ser no magnética, blanda, muy dúctil y tenaz.
Martensita
La martensita: es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro α y se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde alta temperatura. Cristaliza en el sistema tetragonal, estando su malla elemental formada por un paralelepípedo muy parecido al cubo de cuerpo centrado del hierro α. Tiene las siguientes características:
- Resistencia: 170 a 250 kg/mm2.
- Dureza: 50 a 60 Rockwell C (HRC).
- Alargamiento: 2,5 a 0,5%.
Se trata de un constituyente muy duro y muy frágil.
Bainita
La bainita: es un constituyente que se forma en el enfriamiento de la austenita cuando la temperatura de baño de enfriamiento está entre 250 y 600 °C.
- Bainita superior: de aspecto arborescente, formada a 500–530 °C.
- Bainita inferior: formada a 250–400 °C; presenta una morfología de aguja.