Temperatura critica superior del acero
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Transformación martensítica
Si a un acero lo calentamos por encima de las temperaturas críticas superiores y mantenemos a esa
temperatura el tiempo suficiente para obtener austenita homogénea (austenización)
, después en un
Enfriamiento lento, los átomos de acrbono pueden salir, por difusión, de la estructura de la austenita
Y formar ferrita.
Si la velocidad de enfriamiento es muy rápida, el carbono no puede migrar, los átomos de hierro se
Desplazan ligeramente, pero no pueden alcanzar la estructura BCC debido al carbono retenido, la
Estructura resultante es una solución de carbono retenido en una estructura tetragonal centrada en el
Cuerpo. Esta distorsión es la causa de la gran dureza de la martensita.
– Transformaciones isotérmicas
La austenita enfriada a temperatura por debajo de las críticas inferiores no es estable, cuando se
Mantiene a una temperatura fija un tiempo suficiente, se transforma en una estructura que es función
De esta temperatura.
Las transformaciones isotermas a temperaturas entre 727 y 550ºC producen perlita, de láminas tanto
Más finas cuanto menor es la temperatura de transformación. Se distingue así perlita gruesa, media
O fina.
Las transformaciones a temperaturas suficientemente bajas, por debajo de 550ºC, dan lugar a
Bainita, formado por agujas de cementita en una matriz de ferrita, la formada a mayores
Temperaturas se denomina bainita superior y la formada a bajas temperaturas, bainita inferior. Tiene
Una dureza comprendida entre las de la perlita y la martensita.
La transformación martensítica se produce al enfriar de forma rápida, la cantidad de martensita
Formada no depende del tiempo, si no de la temperatura, La austenita que queda sin transformar se
Denomina austenita retenida.
Al calentar un acero con microestructura perlítica o bainítica a temperaturas por debajo de la
Eutectoide, durante un largo período de tiempo, se forma esferoidita, que son esferas de cementita
En una matriz de ferrita.
– Austenización
La austenización consiste en la transformación de fase alfa en fase gamma, para ello se lleva la Temperatura por encima de la crítica superior y se mantiene el tiempo suficiente. Se suele calentar 50ºC de la crítica superior para evitar quemados. – Recocido.
El objetivo del recocido es ablandar el acero para poderlo mecanizar o conformar en frío. Durante Este proceso se consiguen estructuras ferritico-perlíticas. Se distinguen: Recocidos supercríticos, que requieren una austenización previa, pudiendo ser: Recocido de regeneración o de austenización completa: Se calienta el acero hasta temperaturas Próximas y superiores a la crítica superior hasta lograr una estructura austenítica y a continuación se Enfría lentamente desde esa temperatura. Recocido globular: Se calienta el acero hasta una temperatura entre la crítica superior y la Eutectoide y se mantiene a esa temperatura un tiempo menor que el preciso para lograr las fases de Equilibrio, obteniéndose ferrita, austenita y cementita. A continuación se enfría lentamente para Obtener esferoidita. Recocidos isotermos: Desde la temperatura de austenización, total o parcial, se enfría el acero por inmersión en un baño De sales fundidas cuya temperatura se mantiene constante e inferior ( unos 50ºC menos) que la Eutectoide. Recocidos subcríticos: Se calienta a una temperatura próxima e inferior a la eutectoide, permaneciendo un tiempo a esa Temperatura. La velocidad de enfriamiento puede ser cualquiera por que no hay transformaciones Alotrópicas. La estructura lograda es cementita globulaar en matriz de ferrita, lo que ablanda Cualquiera que sea su estructura inicial – Normalizado.
El normalizado es un tratamiento térmico que consiste en austenizar el acero y enfriar al aire, para Ello se calienta el acero unos 50ºC por encima de las temperaturas críticas superiores y a Continuación se deja enfriar al aire. – Temple
El temple es un tratamiento encaminado a obtener estructuras martensíticas a partir del enfriamiento Rápido de la austenita. La transformación de la martensita, muy dura y fina se conseguirá con una Velocidad de enfriamiento superior a la velocidad crítica de temple. La causa principal de la gran Dureza de la martensita es la distorsión de su estructura cristalina, al no poder dinfundirse el Carbono hacia el exterior. La templabilidad de un acero es su facilidad para ser templado, es decir la facilidad con que se Forma martensita, es una carácterística propia del acero. – Revenido.
La martensita es tan frágil que es necesario modificarla para aplicaciones prácticas. Esto se lleva a Cabo mediante un calentamiento a 250-650ºC durante un tiempo (revenido) que produce martensita Revenida, unos granos de cementita extremadamente finos y muy dispersos en una matriz ferrítica. La martensita revenida es menos dura y resistente que la martensita, pero presenta una mejor Ductilidad. – Tratamientos superficiales.
Su objetivo es endurecer o proteger superficialmente una pieza.
Cementación, es un proceso que aumenta la concentración de carbono en la superficie por Difusión, con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de la capa exterior.
Nitruración, es un procesor por el que se enriquece la capa exterior del componente en nitrógeno (nitruración) o en cabrono y nitrógeno por difusión.
Cromado, es una técnica de deposición de una capa de cromo metálico sobre componentes. La Capa proporciona protección contra la corrosión y aumenta la dureza superficial.
Galvanizado, Es una técnica de protección contra la corrosión, las piezas se sumergen en zinc Líquido a 500ºC, en la superficie de la pieza se forma una aleación Zn/Fe
La austenización consiste en la transformación de fase alfa en fase gamma, para ello se lleva la Temperatura por encima de la crítica superior y se mantiene el tiempo suficiente. Se suele calentar 50ºC de la crítica superior para evitar quemados. – Recocido.
El objetivo del recocido es ablandar el acero para poderlo mecanizar o conformar en frío. Durante Este proceso se consiguen estructuras ferritico-perlíticas. Se distinguen: Recocidos supercríticos, que requieren una austenización previa, pudiendo ser: Recocido de regeneración o de austenización completa: Se calienta el acero hasta temperaturas Próximas y superiores a la crítica superior hasta lograr una estructura austenítica y a continuación se Enfría lentamente desde esa temperatura. Recocido globular: Se calienta el acero hasta una temperatura entre la crítica superior y la Eutectoide y se mantiene a esa temperatura un tiempo menor que el preciso para lograr las fases de Equilibrio, obteniéndose ferrita, austenita y cementita. A continuación se enfría lentamente para Obtener esferoidita. Recocidos isotermos: Desde la temperatura de austenización, total o parcial, se enfría el acero por inmersión en un baño De sales fundidas cuya temperatura se mantiene constante e inferior ( unos 50ºC menos) que la Eutectoide. Recocidos subcríticos: Se calienta a una temperatura próxima e inferior a la eutectoide, permaneciendo un tiempo a esa Temperatura. La velocidad de enfriamiento puede ser cualquiera por que no hay transformaciones Alotrópicas. La estructura lograda es cementita globulaar en matriz de ferrita, lo que ablanda Cualquiera que sea su estructura inicial – Normalizado.
El normalizado es un tratamiento térmico que consiste en austenizar el acero y enfriar al aire, para Ello se calienta el acero unos 50ºC por encima de las temperaturas críticas superiores y a Continuación se deja enfriar al aire. – Temple
El temple es un tratamiento encaminado a obtener estructuras martensíticas a partir del enfriamiento Rápido de la austenita. La transformación de la martensita, muy dura y fina se conseguirá con una Velocidad de enfriamiento superior a la velocidad crítica de temple. La causa principal de la gran Dureza de la martensita es la distorsión de su estructura cristalina, al no poder dinfundirse el Carbono hacia el exterior. La templabilidad de un acero es su facilidad para ser templado, es decir la facilidad con que se Forma martensita, es una carácterística propia del acero. – Revenido.
La martensita es tan frágil que es necesario modificarla para aplicaciones prácticas. Esto se lleva a Cabo mediante un calentamiento a 250-650ºC durante un tiempo (revenido) que produce martensita Revenida, unos granos de cementita extremadamente finos y muy dispersos en una matriz ferrítica. La martensita revenida es menos dura y resistente que la martensita, pero presenta una mejor Ductilidad. – Tratamientos superficiales.
Su objetivo es endurecer o proteger superficialmente una pieza.
Cementación, es un proceso que aumenta la concentración de carbono en la superficie por Difusión, con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de la capa exterior.
Nitruración, es un procesor por el que se enriquece la capa exterior del componente en nitrógeno (nitruración) o en cabrono y nitrógeno por difusión.
Cromado, es una técnica de deposición de una capa de cromo metálico sobre componentes. La Capa proporciona protección contra la corrosión y aumenta la dureza superficial.
Galvanizado, Es una técnica de protección contra la corrosión, las piezas se sumergen en zinc Líquido a 500ºC, en la superficie de la pieza se forma una aleación Zn/Fe
--> Aceros de baja aleación (suma de aleantes <5% en peso)
Sus principales aleantes son:
Fósforo, se disuelve en la ferrita y tiene un gran poder endurecedor, debe manterse su concentración
Pequeña para evitar excesiva fragilidad.
Azufre: El sulfuro de hierro fragiliza el acero, así que debe manterse su concentración por debajo
Del 0,05%
Silico: Es un desoxidante y puede formar inclusiones duras y frágiles.
Manganeso: Evita la formación de Sfe, por la formación de SMn, se añade una cantidad 8 veces
Superior que la de azufre para asegurar que no se forma sulfuro de hierro.
A su vez podemos distinguir:
– Aceros bajo en carbono (<0,25%C)
No responden al tratamiento térmico para formar martensita, son endurecibles por acritud, su
Microestructura es ferrita y perlita, tienen una alta ductilidad y tenacidad, son de fácil mecanizado y
Altamente soldables.
– Aceros medios en carbono(0,25<%C<0,6)
Mejoran sus propiedades mecánicas con el tratamiento térmico, se suelen utilizar con estructura de
Martensita revenida, tienen baja templabilidad y son más resistentes que los aceros bajo en carbono
Pero menos dúctiles y tenaces.
– Aceros altos en carbono (0,6<%C<1,4)
Generalmente contienen V, W,y Mo. Son los aceros al carbono más duros y menos dúctiles, se
Utilizan en condición templada y revenida.
--> Aceros de alta aleación (suma de aleantes >10% en peso) Sus principales aleantes son Níquel, Cromo, Vanadio, Volframio, Molibdeno. Se pueden separar en: – Aceros para herramientas Tienen una elevada dureza, mucha resistencia al desgaste y mantienen sus carácterísticas hasta 600ºC, tienen al menos un 0,6%C, – Aceros inoxidables.
Son aceros altamente aleados en cromo (<12%).El cromo se oxida con el aire y forma una capa Pasivadora de óxido de cromo sobre el acero, protegíéndolo así de la oxidación. En caso de rayarse La capa pasivadora, es rápidamente reparada debido a que el cromo se oxida más rápidamente que el Acero. Esta capa es transparente, adherente, poco permeable. Los aceros inoxidables pueden ser: Martensíticos, son magnéticos, los menos aleados, más baratos y los que contienen mayor contenido En carbono, siendo por tanto los de mayor dureza. Ferríticos, son magnéticos, baratos, tienen una resistencia a la corrosión media entre martensíticos y Austeníticos, no pueden endurecer por tratamientos térmicos y sí conformables en frío. Austeníticos, son no magnéticos, los más aleados y más caros, tienen una excelente resistencia a la Corrosión y son soldables. En estos aceros de alta aleación, los aleantes pueden favorecer la formación a martensita, aumentar La estabilidad de la austenita a baja temperatura( gammagenos) o incrementar la estabilidad de la Ferrita a alta temperatura (alfágenos). Los principales estabilizadores de la ferrita (alfágenos) son el Cromo, Molibdenos y Silicio. Los principales estabilizadores de la austenita (gammágenos) son el Níquel y el Manganeso.
--> Aceros de alta aleación (suma de aleantes >10% en peso) Sus principales aleantes son Níquel, Cromo, Vanadio, Volframio, Molibdeno. Se pueden separar en: – Aceros para herramientas Tienen una elevada dureza, mucha resistencia al desgaste y mantienen sus carácterísticas hasta 600ºC, tienen al menos un 0,6%C, – Aceros inoxidables.
Son aceros altamente aleados en cromo (<12%).El cromo se oxida con el aire y forma una capa Pasivadora de óxido de cromo sobre el acero, protegíéndolo así de la oxidación. En caso de rayarse La capa pasivadora, es rápidamente reparada debido a que el cromo se oxida más rápidamente que el Acero. Esta capa es transparente, adherente, poco permeable. Los aceros inoxidables pueden ser: Martensíticos, son magnéticos, los menos aleados, más baratos y los que contienen mayor contenido En carbono, siendo por tanto los de mayor dureza. Ferríticos, son magnéticos, baratos, tienen una resistencia a la corrosión media entre martensíticos y Austeníticos, no pueden endurecer por tratamientos térmicos y sí conformables en frío. Austeníticos, son no magnéticos, los más aleados y más caros, tienen una excelente resistencia a la Corrosión y son soldables. En estos aceros de alta aleación, los aleantes pueden favorecer la formación a martensita, aumentar La estabilidad de la austenita a baja temperatura( gammagenos) o incrementar la estabilidad de la Ferrita a alta temperatura (alfágenos). Los principales estabilizadores de la ferrita (alfágenos) son el Cromo, Molibdenos y Silicio. Los principales estabilizadores de la austenita (gammágenos) son el Níquel y el Manganeso.
Las fundiciones son aleaciones de Hierro-Carbono-Silicio, con altos contenido de carbono. Estos
Altos contenidos en carbono fragilizan la fundición, por lo que la mayoría de fundiciones
Comerciales tienen una cantidad de 2,11-4,3%C.
Sus temperaturas de fusión son más bajas que en el acero, también tienen una ductilidad muy baja
Por lo que no se pueden laminar, estirar o deformar a temperatura ambiente, en principio son no
Soldables.
Las fundiciones sufren una transformación eutéctica con una composición de 4,3%C a 1140ºC,
Donde el líquido se transforma en fase gamma y cementita.
Enfriando por debajo de la temperatura eutectoide (727ºC), la austenita se transforma en ferrita y
Cementita( perlita) o en ferrita y grafito.
Se pueden clasificar en:
– Fundición gris
El grafito adopta forma de numerosas laminillas curvadas, que proporcionan una fractura grisácea a
La fundición, se obtiene para acomposiciones de 2,4-4%C y 1-3%Si
Es la aleación más común y la más fluida, son muy frágiles y tienen una buena resistencia al
Desgaste por fricción y buena conductividad térmica.
– Fundición blanca.
Se obtiene para composiciones de 1,8-3,6%C y 0,5-1,9%Si, mediante solidifación rápida. Sus
Constituyentes finales son perlita y cementita. Tienen una alta dureza, un gran desgaste a la
Abrasión, frágiles y difíciles de mecanizar.
– Fundición maleable.
Esta fundición se consigue al tratar térmicamente la fundición blanca. En la primera fase del Recocido, se calienta la fundición blanca lentamente a una temperatura de entre 840 y 980 ºC, Durante este calentamiento, la perlita se transforma en austenita y conforme sigue aumentando la Temperatura, la asutenita disuelve más cementita. La segunda fase consiste en un enfriamiento muy lento, permitiendo a la austenita descomponerse En ferrita y grafito. Una vez terminada la grafitización, la estructura no sufre ninguna otra Modificación durante el enfriamiento a temperatura ambiente. – Fundición dúctil Se obtiene tratando con magnesio una fundición bruta líquida con alto contenido en carbono, con lo Que durante la solidificación se forma grafito esferoidal. La etapa de solidificación es: Desulfurización: El azufre hace que el grafito crezca en forma de láminas. Esferoidización:
Se agrega magnesio para eliminar el azufre y el oxígeno que pueda quedar en el Metal. Inoculación: El magnesio es un estabilizador de carburos haciendo que durante la solidificación se Forme fundición blanca. – Fundición de grafito compactado En esta fundición la forma de grafito es intermedia entre grafito en láminas y esferoidal, también se Conoce como grafito vermincular. – Fundición de alta aleación Son fundiciones blancas, grises o dúctiles donde se han añadido aleantes para conseguir mejores Propiedades físicas o mecánicas, los aleantes son Cromo, Cobre, Molibdeno, Níquel y Vanadio.
Esta fundición se consigue al tratar térmicamente la fundición blanca. En la primera fase del Recocido, se calienta la fundición blanca lentamente a una temperatura de entre 840 y 980 ºC, Durante este calentamiento, la perlita se transforma en austenita y conforme sigue aumentando la Temperatura, la asutenita disuelve más cementita. La segunda fase consiste en un enfriamiento muy lento, permitiendo a la austenita descomponerse En ferrita y grafito. Una vez terminada la grafitización, la estructura no sufre ninguna otra Modificación durante el enfriamiento a temperatura ambiente. – Fundición dúctil Se obtiene tratando con magnesio una fundición bruta líquida con alto contenido en carbono, con lo Que durante la solidificación se forma grafito esferoidal. La etapa de solidificación es: Desulfurización: El azufre hace que el grafito crezca en forma de láminas. Esferoidización:
Se agrega magnesio para eliminar el azufre y el oxígeno que pueda quedar en el Metal. Inoculación: El magnesio es un estabilizador de carburos haciendo que durante la solidificación se Forme fundición blanca. – Fundición de grafito compactado En esta fundición la forma de grafito es intermedia entre grafito en láminas y esferoidal, también se Conoce como grafito vermincular. – Fundición de alta aleación Son fundiciones blancas, grises o dúctiles donde se han añadido aleantes para conseguir mejores Propiedades físicas o mecánicas, los aleantes son Cromo, Cobre, Molibdeno, Níquel y Vanadio.