Cambios de la microestructura en condiciones de equilibrio

Ar1

Ar3Arcm

0

Austenita

% en peso de Carbono

TºC

CFe3

perlitaA 1r CFeA 3cm

3rA

TRANSFORMACIONES DE LA AUSTENITA FUERA DEL EQUILIBRIO

800

700

600

500

400

300

200

100

0100 200 300

Velocidad de enfriamiento ºC/s

Ar1

A`r1

A``r1A```r1

Variación de los puntos críticos con la velocidad de enfriamiento para un acero de composición eutectoide

Perlita gruesa

Perlita fina

Bainita superior

Bainita inferior

Martensita

Ar1

Ar3

Arcm

0 0.8%C

Austenita

% en peso de Carbono

TºC

TºC

TRANSFORMACIONES DE LA AUSTENITA FUERA DEL EQUILIBRIO

VCT

ACERO DE COMPOSICIÓN EUTECTOIDE

800

700

600

500

400

300

200

100

0100 200 300

Velocidad de enfriamiento ºC/s

Ar1

A`r1

A``r1A```r1

Variación de los puntos críticos con la velocidad de enfriamiento para un acero de composición eutectoide

Perlita gruesa

Perlita fina

Bainita superior

Bainita inferior

Martensita

Ar1

Ar3

Arcm

0 0.8%C

Austenita

% en peso de Carbono

TºC

TºC

VCT

ACERO DE COMPOSICIÓN EUTECTOIDE

TRANSFORMACIONES DE LA AUSTENITA FUERA DEL EQUILIBRIO

Tiempo (segundos)

ºC

700

600

500

400

300

200

100

0

Temperatura del baño de sales

Temperatura de temple

Muestra 1 (20%

)M

uestra 2 (40%)

Muestra 3 (60%

)M

uestra 4 (80%)

Muestra 5 (90%

)

100

80

60

40

20

0

Tiempo (segundos)%

Au

sten

ita

tran

sfo

rmad

a

625º

C

625ºCt1 t2 t3 t4 t5

Inicio transformación

Final transformación

t1t2 t3 t4 t5

TRAZADO DE LAS CURVAS TTT (T.I.) (ACERO EUTECTOIDE)

A1

Austenita estable750

ti tf

100

50

01 10 102 103 104 105

1 10 102 103 104 105

700

600

500

400

Austenita estableTemperatura eutectoide

Austenita inestable

Tem

pera

tura

(ºC

)

Curva inicio0%transf.

Curva final100%transf.

Curva 50%transformación

675

Tiempo (s)

% d

e au

sten

ita

tran

sfor

mad

a

Tiempo (s)

Inicio de transformación

Final de transformación

675º

C

700º

C

625

625º

C

727

TºC

800

700

600

500

400

300

200

100

00 1 10 102 103 104 105

Tem

pera

tura

ºC

Tiempo (segundos)

Austenita estableA1

Au

ste

nita

ine

stab

le

Ms

Mf

Martensita

+P

+B

+Martensita

Perlita (Ferrita+Fe3C)

Bainita (Ferrita+Fe3C)

Np

Diagrama T.I. de la austenita para un acero eutectoide

800

700

600

500

400

300

200

100

00 1 10 102 103 104 105

Tem

pera

tura

ºC

Tiempo (segundos)

Austenita estableA1

Au

ste

nita

ine

stab

le

Ms

Mf

Martensita HRC= 65 a 70

+P

+B

+Martensita

Np

Diagrama T.I. de la austenita para un acero eutectoide

PERLITA GRUESA HRC=10 A 20

PERLITA FINA HRC=30 A 40

BAINITA SUPERIOR HRC=40 A 45

BAINITA INFERIOR HRC=50 A 60

Ferrita

Fe3C

1.Núcleo inicial de Fe3C

2. Sobre la placa desarrollada de Fe3C, es nucleada la Ferrita

3. Nuevas placas de Fe3C nucleadas y placas

desarrolladas de Ferrita

Nuevos núcleos de Fe3C

Nueva dirección de desarrollo

Fe3C

Borde de grano austenítico

4. En la superficie de la colonia se forman nuevos núcleos de Fe3C de orientación diferente durante la nucleación y crecimiento lateral. La colonia original

crece de manera continua en forma sesgada.

5. Nueva colonia en estado avanzado de

desarrollo.

Nucleación y crecimiento de la perlita

Borde de grano austenítico

1.Núcleo inicial de Ferrita

Ferrita

Fe3C

2.Sobre el núcleo de Fe se depositan

pequeñas placas de cementita

3.Desarrollo de nuevas ramas arborescentes de Fe

y nueva precipitación de pequeñas placas de

cementita.

Nucleación y crecimiento de la bainita

Unidad 3.- Tema 3.1: ALEACIONES FÉRREAS (ACEROS)

PERLITA GRUESA (Ferrita+Fe3C)

PERLITA FINA (Ferrita+Fe3C)

BAINITA SUPERIOR (Ferrita+Fe3C)

BAINITA INFERIOR (Ferrita+Fe3C)

Unidad 3.- Tema 3.1: ALEACIONES FÉRREAS (ACEROS)

BAINITA SUPERIOR (ARBORESCENTE)

BAINITA INFERIOR (ACICULAR)

MARTENSITA(AGUJAS AZULES) sobre AUSTENITARETENIDA (FONDO BLANCO)

MARTENSITA (ACICULAR)

Influencia de los elementos de aleación sobre la

transformación isotérmica de la austenita

Unidad 3.- Tema 3.1: ALEACIONES FÉRREAS (ACEROS)

Transformación isotérmica de los aceros no

eutectoides

Diagrama de la austenita para un acero hipoeutectoide

800

700

600

500

400

300

200

100

00 1 10 102 103 104 105

Tem

pera

tura

ºC

Tiempo (segundos)

A1

Au

ste

nita

ine

stab

le

Ms

Mf

Martensita

+P

+B

+Martensita

Perlita (Ferrita+Fe3C)

Bainita (Ferrita+Fe3C)

Np

+Ferrita

Diagrama T.I. de la austenita para un acero hipereutectoide

800

700

600

500

400

300

200

100

00 1 10 102 103 104 105

Tem

pera

tura

ºC

Tiempo (segundos)

A1

Au

ste

nita

ine

stab

le

Ms

Mf

Martensita

+P

+B

+Martensita

Perlita (Ferrita+Fe3C)

Bainita (Ferrita+Fe3C)

Np

+Fe3C

Transformación de la austenita en procesos

de enfriamiento continuo o anisotérmico

Log t

Tem

pera

tura

t1

A1

t2

t3

t4

Log t

Tem

pera

tura

titf

V1 V1 V2

A1

Temperatura de templeti tf

Curva inicio transformación

Curva final transformación

t1

Ms

Mf

A3

Martensita

VC

T

Bainitas+Martensita

Const. Proeut. +

Perlitas

Log t

Tem

per

atu

ra

Transformación de la austenita a diferentes velocidades de enfriamiento continuo

Problema. Una excelente combinación de dureza, resistencia y tenacidad en los aceros la proporciona la estructura bainítica. Uno de los tratamientos es austenizar a 750°C un acero eutectoide, como el representado en la figura anterior, enfriándolo rápidamente hasta una temperatura de 250°C durante 15 minutos, y finalmente enfriar hasta temperatura ambiente. ¿Es posible con este tratamiento descrito obtener la estructura bainítica requerida?

250

750

Problema. Utilizando el diagrama de transformación isotérmica del acero de composición eutectoide, cuyas curvas han sido representadas anteriormente, especificar la naturaleza de la microestructura que se obtendrá ( en términos de microconstituyentes presentes ) de una pequeña probeta que se ha sometido a los siguientes tratamientos. Suponer siempre, que la probeta se ha calentado a 800°C durante el tiempo suficiente para alcanzar una estructura austenítica.

a) Enfriamiento rápido hasta 350°C, donde se mantiene durante 104s, templando a continuación a temperatura ambiente.

b) Enfriamiento rápido hasta 250°C, donde se mantiene durante 100 s, templando a continuación a temperatura ambiente.

c) Enfriamiento rápido hasta 650°C, donde se mantiene durante 20 s, enfriamiento rápido a 400°C manteniendo de nuevo 1000 s y templando a continuación a temperatura ambiente.

800

250

650

400350

Problema. Utilizando el diagrama TTT de la figura, correspondiente a un acero hipereutectoide con un 1.13% C, determinar la microestructura final, describiendo los microconstituyentes presentes, de una pequeña probeta sometida a los siguientes tratamientos térmicos. En todos los casos suponer que la probeta se ha calentado a 900°C durante el tiempo suficiente para conseguir la estructura austenítica completa y homogénea de partida.

a) Enfriar rápidamente a 250°C, mantener durante 16 minutos y templar a temperatura ambiente.

b) Enfriar rápidamente a 650°C, mantener a esta temperatura durante 3 s, enfriar rápidamente a 400°C, mantener a esta temperatura durante 25 s y templar a temperatura ambiente.

c) Enfriar rápidamente a 350°C, mantener durante 5 minutos y templar a temperatura ambiente.

d) Enfriar rápidamente a 675°C, mantener durante 15 segundos y templar a temperatura ambiente.

e) Enfriar rápidamente a 775°C, mantener durante 8 minutos y templar a temperatura ambiente.

900

250

650

400

350

675

775