1 aceros inequilibrio
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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