Transformaciones de Fase en Aceros: Procesos y Microestructuras Clave

Transformaciones de Fase en Aceros: Procesos y Microestructuras

Las transformaciones de fase en los aceros son fundamentales para modificar sus propiedades mecánicas y obtener microestructuras específicas. A continuación, se detallan diversas transformaciones y los procesos asociados:

Ejemplos de Transformaciones y Procesos

• Perlita ⇒ Bainita (mediante Austempering): Calentar por encima de la temperatura austenítica (T_aust), enfriar rápidamente hasta aproximadamente 300ºC, mantener esa temperatura un tiempo y enfriar.
• Martensita ⇒ Perlita (mediante Recocido): Calentar por encima de la temperatura austenítica (T_aust), enfriar muy despacio.
• Martensita ⇒ Ferrita + Esferoidita (mediante Normalizado): Calentar a una temperatura inferior a la temperatura austenítica (T_aust), enfriar despacio.
• Bainita ⇒ Martensita (mediante Temple): Calentar por encima de la temperatura austenítica (T_aust), enfriar muy rápido.
• Austenita ⇒ Martensita (mediante Temple).
• Perlita ⇒ Esferoidita: Calentar a una temperatura inferior a la eutectoide durante un tiempo prolongado.
• Austenita ⇒ Bainita (mediante Austempering).
• Austenita ⇒ Bainita + Martensita.
• Austenita ⇒ Ferrita + Bainita + Perlita + Martensita.
• Martensita ⇒ Esferoidita: Calentar a una temperatura cercana a la eutectoide, mantener la temperatura y enfriar despacio.
• Martensita Revenida ⇒ Martensita: Calentar por encima de la temperatura de fusión, enfriar rápido.
• Martensita + Austenita ⇒ Martensita + Bainita: Calentar a una temperatura elevada, enfriar rápido y mantener la temperatura. (Observado en acero AISI 4340 durante el Revenido a 200-300ºC).
• Martensita + Ferrita + Bainita ⇒ Ferrita + Perlita + Bainita: Mediante Austenización y enfriamiento lento (entre 0,05 y 0,005ºC/s).

Transformaciones en Diagramas CCT

• En diagrama CCT: Austenita ⇒ Bainita (Austempering).
• Martensita ⇒ Ferrita' + Fe₃C globular (Recocido de Globulización).
• Ferrita + Fe₃C globular ⇒ Cementita + Perlita (Recocido).
• Austenita ⇒ Martensita (100%) (Temple Subcero o Martempering).

Austempering: Obtención de Estructura Bainítica

El Austempering es un tratamiento térmico que busca la obtención de una estructura totalmente bainítica mediante la descomposición isoterma de la austenita en la zona bainítica del diagrama TTT.

Etapas del Austempering

• Calentar a una temperatura superior a A₃.
• Enfriamiento rápido hasta la temperatura de transformación (en la zona bainítica).
• Permanencia a esa temperatura hasta el final de la transformación.
• Enfriar al aire.

Ventajas del Austempering frente al Temple + Revenido

• No se producen las tensiones internas características del temple.
• Menor distorsión de las piezas.
• A igualdad de dureza, se obtiene una mayor tenacidad.
• No precisa un revenido posterior.

Inconvenientes del Austempering

• Es un tratamiento más complejo.
• Solo es aplicable para aceros con elevada templabilidad.
• No es válido para piezas muy gruesas.

Martempering: Reducción de Tensiones en la Obtención de Martensita

El Martempering, también conocido como temple escalonado, permite la obtención de una estructura martensítica generando menos tensiones internas que el temple convencional.

Etapas del Martempering

• Calentar rápidamente hasta una temperatura superior a M_s (temperatura de inicio de la martensita).
• Permanencia a esa temperatura hasta homogeneizar la temperatura en toda la pieza.
• Enfriamiento al aire antes de que se inicie la transformación bainítica, lo que permite la transformación martensítica.
• Revenido opcional.

Ventajas del Martempering

• Mínima distorsión y riesgo de agrietamiento de las piezas.
• Homogeneización de la temperatura antes de la transformación.
• Dureza similar a la obtenida con el temple + revenido.

Inconvenientes del Martempering

• Solo es aplicable a aceros con elevada templabilidad.
• No es válido para piezas gruesas.