Comprensión de austenita, martensita y perlita

Austenita:

La solución sólida de carbono y elementos de aleación disueltos en γ-Fe que aún conserva las características de la red cúbica centrada en las caras del γ-Fe. Esta estructura generalmente existe a altas temperaturas; la austenita comienza a descomponerse entre 200-300°C. Al aumentar la temperatura de calentamiento, los granos crecen gradualmente más grandes. A una temperatura determinada, cuanto mayor sea el tiempo de mantenimiento, más gruesos serán los granos de austenita. Los límites de grano son relativamente rectos, formando polígonos regulares; es no magnética, tiene buena plasticidad, baja resistencia y cierta tenacidad; en el acero templado, la austenita residual se distribuye en los espacios entre las agujas de martensita.

Austenita subenfriada:

Austenita que existe por debajo de la temperatura A1 y que es inestable y está a punto de transformarse.

Ferrita:

Una solución sólida de carbono y elementos de aleación disueltos en α-Fe, que posee una red cúbica centrada en el cuerpo y una solubilidad extremadamente baja de carbono; Características: presenta buena tenacidad y plasticidad; muestra una estructura granular poligonal brillante; existe a altas temperaturas por encima de 1400 °C, por lo tanto se llama ferrita de alta temperatura o solución sólida δ, denotada por δ; en aceros hipoeutectoides, enfriado lentamente, el ferrita aparece como granos masivos con límites granulares relativamente lisos. Cuando el contenido de carbono se aproxima a la composición eutectoide (contenido de carbono del 0,77 %), el ferrita precipita a lo largo de los límites granulares. (Eutectoide: Una transformación de fase en la que dos o más nuevas fases precipitan conjuntamente a partir de la fase madre.)

Martensita:

Una solución sólida sobresaturada de carbono disuelto en α-Fe, con una estructura centrada en el cuerpo tetragonal; las morfologías comunes de martensita incluyen estructuras tipo listón y tipo placa; la morfología de la martensita depende principalmente de la temperatura de formación, que a su vez depende del contenido de carbono y de los elementos de aleación en la austenita; en el acero al carbono, a medida que aumenta el contenido de carbono, la cantidad de martensita tipo listón disminuye relativamente, y la cantidad de martensita tipo placa aumenta relativamente; características: alta resistencia y alta dureza; se forma mediante enfriamiento rápido (temple) de la austenita, no es una estructura de equilibrio y se descompone fácilmente al calentarse entre 80 °C y 200 °C;

Martensita tipo listón:

Formada en aceros de bajo y medio contenido de carbono y en aceros inoxidables, consiste en haces de listones dispuestos en paralelo. Su forma espacial es aplanada y alargada, y un grano de austenita puede transformarse en varios haces de listones (normalmente de 3 a 5).

Martensita tipo listón (martensita acicular):

Esto es comúnmente encontrado en aceros de carbono medio y alto y en aleaciones Fe-Ni con alto contenido de níquel. Cuando las láminas de martensita más grandes son demasiado pequeñas para ser resueltas por un microscopio óptico, se denomina martensita criptocristalina. La martensita obtenida a partir del temple normal en producción es generalmente martensita criptocristalina.

Martensita templada:

Esta microestructura se forma mediante un revenido a baja temperatura (150–250°C) y consiste en martensita con un grado menor de sobresaturación y carburos muy finos. La descomposición de la martensita ocurre entre 80 y 200°C. Cuando el acero se calienta hasta aproximadamente 80°C, la actividad atómica dentro de él aumenta, y el carbono sobresaturado en la martensita comienza a precipitar gradualmente en forma de carburos. El grado de sobresaturación de carbono en la martensita disminuye continuamente, formando así una estructura mixta de martensita con un grado menor de sobresaturación y carburos muy finos.

Cementita:

Un compuesto de carbono y hierro, Fe3C; Características: Contiene 6,67% de carbono, tiene una estructura cristalina ortorrómbica compleja; muy duro, extremadamente frágil, con casi nula tenacidad y plasticidad;

Perlita:

Una mezcla mecánica de ferrita y cementita en capas laminadas alternas, formada por la reacción eutectoide en aleaciones hierro-carbono; Características: Presenta un brillo perlado; sus propiedades mecánicas se encuentran entre las de la ferrita y la cementita, con alta resistencia, dureza moderada, y buena plasticidad y tenacidad;

Perlita Lamelar:

Una mezcla de ferrita y cementita formada por capas delgadas alternadas y superpuestas; según el tamaño del espaciado laminar, se puede dividir en: Perlita (espaciado laminar de 450–150 nm, rango de temperatura de formación A1–650 ℃, claramente distinguible al microscopio óptico), Sorbilita (espaciado laminar de 150–80 nm, rango de temperatura de formación 650–600 ℃, solo distinguible con un microscopio óptico de alto aumento) y Troostita (espaciado laminar de 80–30 nm, rango de temperatura de formación 600–550 ℃, solo distinguible con un microscopio electrónico);

Perlita Granular:

Una mezcla en la que la cementita existe en forma granular dentro de una matriz de ferrita; la perlita granular se obtiene generalmente mediante recocido de esferoidización; (Recocido de esferoidización: Recocido realizado para esferoidizar los carburos en el acero);

Bainita Superior:

Una mezcla formada por ferrita acicular sobresaturada y cementita cuando la temperatura desciende al rango de 550–350 °C, con cementita entre las agujas de ferrita; Características: aspecto plumoso, frágil, alta dureza; básicamente identificable bajo un microscopio óptico de 500x. Bainita superior

Una mezcla formada por ferrita acicular sobresaturada y cementita cuando la temperatura desciende al rango de 350–230 °C, pero la cementita se encuentra dentro de las agujas de ferrita; Características: aparece como estructuras negras en forma de aguja o similares a hojas de bambú;

Bainita granular:

Una mezcla compuesta de ferrita bloquesa relativamente gruesa y austenita rica en carbono;

Bainita sin carburos:

Una microestructura compuesta de una única fase de ferrita en forma de listones, también conocida como bainita ferrítica; Características: la bainita sin carburos generalmente aparece en aceros de bajo carbono;

Estructura de Widmanstätten:

Una microestructura multifásica en acero donde la fase proeutectoide existe en forma de aguja o placa mezclada con perlita laminar, que ocurre cuando los granos de austenita son relativamente gruesos y la velocidad de enfriamiento es adecuada. Características: granos gruesos, con formas en placa, plumosas o triangulares.