Martensita y tratamientos térmicos del acero: temple y velocidad crítica

Resumen

El texto explica la formación de la martensita a partir de la austenita mediante enfriamiento rápido y sus efectos sobre la dureza y la fragilidad del acero. Describe las transformaciones isotérmicas y de enfriamiento continuo, la curva TTT y cómo la velocidad de enfriamiento determina la perlita, la bainita o la martensita. Incluye el proceso de temple y el concepto de velocidad crítica de temple.

Puntos clave

La martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en Fe-α que se obtiene al enfriar rápidamente el acero desde el estado austenítico.
El enfriamiento rápido impide la transformación de FCC a BCC, el carbono queda atrapado y la red cúbica se vuelve tetragonal.
La martensita aumenta la dureza y la fragilidad y disminuye la tenacidad; depende de la velocidad de enfriamiento y del contenido de carbono.
La curva TTT relaciona tiempo y temperatura en una transformación isotérmica y tiene tres zonas: austenita sin transformar, en transformación y transformada.
Enfriamiento lento produce perlita, moderado produce bainita y rápido produce martensita.
El temple consiste en calentar, homogeneizar la temperatura y enfriar rápidamente en agua o aceite; en agua se obtiene martensita, en aceite martensita + perlita y al aire perlita.
La velocidad crítica de temple es la velocidad mínima de enfriamiento necesaria para transformar totalmente la austenita en martensita.

Ponte a prueba

La Martensita y los Tratamientos Térmicos del Acero

Martensita

La martensita está conformada por una solución sólida sobresaturada de carbono en Fe-α. Se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde su estado austenítico. Con el enfriamiento rápido no da tiempo a la reordenación atómica de FCC (cúbica centrada en las caras) a BCC (cúbica centrada en el cuerpo); el carbono queda atrapado en las aristas, estas se alargan y la red cúbica se transforma en tetragonal. Esto aumenta la dureza y fragilidad, y disminuye la tenacidad. Depende de la velocidad de enfriamiento y del contenido de carbono.

Tipos de Transformaciones

Transformaciones isotérmicas: Enfriamiento por inmersión en un baño de sales fundidas a temperatura constante (T = cte.).
Transformaciones de enfriamiento continuo: Enfriando dentro del horno, al aire o en agua.

Curva TTT (Temperatura-Tiempo-Transformación)

La Curva TTT es un diagrama que relaciona el tiempo y la temperatura en una transformación isotérmica. Se puede obtener un diagrama distinto por cada composición de la aleación. Tiene 3 zonas:

Izquierda: La austenita no ha empezado a transformarse.
Centro: Austenita en transformación.
Derecha: Austenita transformada.

Efectos de la velocidad de enfriamiento:

Enfriamiento lento: Se obtiene perlita. El tamaño del grano será mayor cuanto más lento haya sido el enfriamiento.
Enfriamiento moderado: Se obtiene bainita, que es una estructura intermedia entre la perlita y la martensita.
Enfriamiento rápido: Se obtiene martensita, la cual tiene una gran dureza.

Tratamientos Térmicos

Los tratamientos térmicos son procesos en los que solo se usa la temperatura para variar la microestructura de los aceros.

El Temple

El temple consiste en un enfriamiento rápido en agua o aceite para transformar la austenita en martensita. Se aumenta la dureza, disminuye la tenacidad, disminuye el alargamiento unitario y modifica algunas propiedades eléctricas, magnéticas y químicas.

Sigue estos pasos:

Calentamiento en horno.
Homogeneización de la temperatura: Mantiene la temperatura de austenización durante un determinado tiempo.
Enfriamiento rápido: Se saca la pieza del horno y se enfría el material en un fluido denominado medio de temple a una velocidad superior a la velocidad crítica de temple con objeto de obtener una estructura martensítica.
- En agua se obtiene martensita.
- En aceite se obtiene martensita + perlita.
- Al aire se obtiene perlita.

Velocidad Crítica de Temple

La velocidad crítica de temple es la velocidad mínima de enfriamiento de un acero para que la austenita se transforme totalmente en martensita.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la martensita?

La martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en Fe-α que se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde su estado austenítico. Es una estructura muy dura pero frágil.

¿Qué es la velocidad crítica de temple?

Es la velocidad mínima de enfriamiento de un acero necesaria para que la austenita se transforme totalmente en martensita.

¿Qué medio de enfriamiento produce martensita en el temple?

En el temple, el enfriamiento en agua produce martensita, mientras que en aceite se obtiene martensita y perlita, y al aire solo perlita.