Aceros: austenita, ferrita, cementita, perlita, módulo de Young y resiliencia

Austenita

1. Solución sólida de inserción de carbono en Feγ. Fase y constituyente principal a temperaturas elevadas.
2. En determinados aceros, con altos contenidos de elementos de aleación (18 % Cr, 8% Ni), puede ser estable a temperatura ambiente.
3. Estable a T > A1. A la temperatura A1 tiene lugar la transformación eutectoide: A (0,8 %C) ↔ F (0,025 % C) + C (6,67 % C).
4. Gran resistencia al desgaste, no es magnética y es la fase (o constituyente) con más densidad en los aceros.
5. Es deformable, como el Feγ, y poco dura.

Ferrita

1. Solución sólida de inserción de carbono en Feα. A temperatura ambiente, la solubilidad del carbono en el Feα es sólo del 0,008 %.
2. Se presenta en los aceros hipoeutectoides, como constituyente proeutectoide, y mezclada con la cementita entra a formar parte de la perlita.
3. Puede mantener en solución sólida de sustitución elementos (Si, P, Ni, Cr, Cu...) que se encuentran en los aceros como impurezas o como elementos de aleación.
4. Resistencia a la tracción: 280 MPa. Alargamiento a la rotura: 35 %.
5. Constituyente más blando y maleable de los aceros.

Cementita

1. Termodinámicamente inestable a T < 1200 ºC. Tendencia a descomponerse según la reacción: Fe₃C ↔ 3 Feα + C (grafito)
2. Carburo de hierro (Fe₃C) que cristaliza en el sistema ortorrómbico.
3. Ciertos elementos estabilizan a la cementita (S, Mg,…); otros facilitan su descomposición (Ni, Ti,...).
4. A bajas temperaturas es ferromagnética y pierde esta propiedad a 212 ºC (temperatura de Curie, A0).
5. Es muy frágil y dura.

Perlita

1. Tiene una estructura constituida por láminas alternas de ferrita y cementita.
2. Sus propiedades mecánicas son intermedias entre las que presentan la ferrita y la cementita.
3. Es más dura y resistente que la ferrita, pero más blanda y maleable que la cementita.
4. Mezcla eutectoide de ferrita y cementita.

Módulo de Young

• El módulo de Young representa la tensión unitaria que es preciso aplicar a una probeta de sección unidad para que duplique su longitud inicial.
• También es la pendiente de la recta OA, puesto que: tg α= σ/δ= E.
• Los materiales de alto módulo de elasticidad se emplean cuando se precisa una gran rigidez, es decir, baja deformación bajo cargas.
• Los materiales de bajo módulo de Young son útiles para absorber trabajos de choque (elevada deformación antes de la rotura).
• Generalmente, el módulo de Young en una aleación es próximo al del metal base y los cambios estructurales casi no le afectan.
• En aleaciones, el módulo de elasticidad depende de su composición.

• El límite de fluencia (“yield strength”, Lf o σF) es la tensión, referida a la sección inicial S0, a partir de la que las deformaciones se hacen permanentes.
• El límite elástico convencional, σE(0,2 %) o simplemente σE, es la tensión que, después de actuar durante 10 segundos, produce una deformación permanente del 0,2 % de la longitud inicial.

• La tenacidad: es la energía que absorbe un material durante su deformación y rotura.
• Un material con un área considerable bajo su curva de tracción (alta tenacidad) será un material tenaz o dúctil.
• Un material con una pequeña área será un material frágil (“brittle”), como los materiales cerámicos.

Influencia de Diversos Factores en los Valores de Resiliencia

• Dimensiones de la probeta.
• Forma y profundidad de la entalla.
• Distancia entre apoyos.
• Velocidad de choque.
• Temperatura.
• Tamaño de grano.
• Fragilidad de revenido.
• Efecto de la fibra.