Microestructuras Fundamentales de los Aceros: Composición y Formación

Microestructuras Fundamentales de los Aceros

Los aceros, aleaciones de hierro y carbono, presentan diversas microestructuras que determinan sus propiedades mecánicas. Estas microestructuras se forman durante el enfriamiento desde la fase austenítica y dependen de la composición química y la velocidad de enfriamiento.

Componentes Principales

Ferrita: Es una solución sólida de carbono en hierro alfa (estructura cúbica centrada en el cuerpo, BCC). La ferrita es blanda y dúctil.

Cementita: Es un carburo de hierro (Fe₃C) con estructura ortorrómbica. La cementita es dura y frágil.

Perlita: Es un constituyente eutectoide formado por láminas alternas de ferrita y cementita. Se obtiene en aceros recocidos.

Austenita: Es una solución sólida de carbono en hierro gamma (estructura cúbica centrada en las caras, FCC). La austenita es estable a altas temperaturas.

Aleantes y sus Efectos

Aleantes Carburígenos: Son elementos que se sitúan a la izquierda del hierro en la tabla periódica y son más electropositivos que este. Favorecen la formación de carburos.

Inclusiones No Metálicas

Óxidos

La desoxidación o calmado se realiza mediante la adición de sustancias que forman óxidos más estables que el carbono, como el manganeso, silicio, aluminio, titanio o circonio.

Sulfuros

El azufre, presente en todos los aceros, forma sulfuro de hierro (FeS) que, al formar un eutéctico con el hierro, puede provocar fragilidad en caliente.

Constituyentes de Transformación

Sorbita: Constituyente que se forma a temperaturas entre 600 y 650°C, con una estructura laminar fina y espaciados interlaminares de 0,10 a 0,25 µm.

Troostita: Se forma a temperaturas entre 500 y 600°C, con espaciados interlaminares menores a 0,10 µm. Suele aparecer en forma de nódulos en los bordes de grano de la austenita.

Martensita α: Es una solución sobresaturada de carbono en hierro alfa con estructura tetragonal centrada. Se forma por transformaciones rápidas a bajas temperaturas.

Martensita β (Revenida): Se forma por la precipitación de carburos submicroscópicos a partir de la martensita α al calentarla entre 50 y 200°C. Reduce la sobresaturación de carbono y la deformación de la red.

Bainita Superior: Se forma a temperaturas cercanas a la temperatura de inicio de la transformación bainítica (Bs). Presenta placas de ferrita decarburadas con partículas de cementita entre ellas.

Bainita Inferior: Se forma a temperaturas más bajas, cercanas a la temperatura de inicio de la formación de martensita (Ms). Presenta placas de ferrita con precipitados finos de cementita en su interior.

Ledeburita: Es el agregado eutéctico que resulta de la solidificación del líquido con un 4.30% de carbono. Está formado por glóbulos de austenita rodeados por una matriz de cementita.