Unidad7

Unidad
7
ENDURECIMIENTO POR
ALEACION. ALEACIONES
CON TRANFORMACION
MARTENSITICA
1
PRESENTACION
En este capítulo se analiza lo que resulta como procedimiento de endurecimiento
cuando aleaciones y composiciones, capaces de sufrir una transformación eutectoide, se enfrían
con velocidades de enfriamiento calificadas como irreversibles desde la observación
termodinámica. Las transformaciones bainíticas y martensíticas suceden por aplicación de
velocidades altas de enfriamiento a aleaciones de metales alotrópicos, hierro, cobalto, titanio,
etc.
En las transformaciones perlíticas reversibles, se atiende especialmente a la influencia que
las dimensiones relativas, estudiadas en la unidad anterior, de las placas componentes del
eutectoide, tienen sobre las características resistentes. En las transformaciones bainíticas, se
analizan las texturas de perlitas finísimas, bainitas, que se alcanzan por tratamientos isotérmicos o
de media velocidad de enfriamiento, y como estas condicionan las características resistentes.
La importancia de estas transformaciones estriba tanto desde el punto de vista pintoresco
del comportamiento de las aleaciones, por los fenómenos tan sorprendentes que operan, como por
la enorme mejora en las características resistentes de las aleaciones que disponen de esas
transformaciones. Estas transformaciones martensíticas y bainíticas tienen un enorme campo de
aplicaciones en maquinaria en general y también en otras aplicaciones. Las aleaciones con
memoria de forma muestran sus peculiaridades precisamente en base a las transformaciones
martensíticas.
El campo de aplicación de estas transformaciones es amplísimo, tanto por las aleaciones
que pueden adoptar estas características mecánicas especiales como por el vasto campo que
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Cuaderno de Laboratorio - Fundamentos de Ciencia de Materiales
encuentran en las aplicaciones de ingeniería: ejes, rodamientos, cigüeñales, engranajes, etc., son
un pequeño ejemplo de las aplicaciones de estas transformaciones. La maquinaria en general se
halla llena de ejemplos de estos materiales con tratamientos basados en la alotropía de los metales
base.
La aplicación más genérica de la transformación martensítica es la del acero. En éste, la
fase de equilibrio de alta temperatura, la austenita de estructura c.c.c., evoluciona a una fase de
equilibrio metaestable de baja temperatura, martensita de estructura tetragonal centrada en
cuerpo. Debido a que la fase martensítica es metaestable, ésta se forma únicamente tras un
enfriamiento muy rápido. Sin embargo, en otras transformaciones martensíticas la fase de baja
temperatura es en sí mismo una fase de equilibrio, estable. La transformación de fase ocurre por
el modo martensítico, de crecimiento rápido, pero incluso a muy bajas velocidades de
enfriamiento. Este es el caso de aleaciones como las Au-Cd e In-Tl.
Por último se analiza su proceso de regeneración, el revenido, que permiten controlar de
forma contínua las características de la martensita tendiendo a mejorar sus características
dinámicas, muy débiles en las martensita, aunque sea necesario ceder algún grado en sus altas
características estáticas.
El campo de aplicación es el mismo que se comentó para la transformación martensítica,
es decir, las aleaciones con composiciones de transformación eutectoide, Fe-C, In-Tl, Fe-Ni. Y su
importancia estriba en la aplicación de la transformación martensítica en las mismas,
transformación que permite alcanzar las máximas cotas de endurecimiento, pero que requiere la
aplicación de procesos de dulcificación para conseguir su aplicación óptima.
2
2.1
EXPERIENCIAS SOBRE LAS TRANSFORMACIONES
PERLITICAS, BAINITICAS Y MARTENSITICAS
EXPERIENCIA SOBRE LA TRANFORMACION PERLÍTICA Y BAINITICA
2.1.1 Objetivo de la experiencia
Determinar las variables que influyen en la transformación de los aceros. Conocer los
fundamentos de las transformaciones a velocidades elevadas en estructuras perlíticas y bainíticas.
2.1.2 Materiales empleados
2.1.3 Descripción del proceso y equipos
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Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
2.1.4 Dibuja el aspecto de las microestructuras de los diferentes materiales observados.
2.2
DETERMINACION DE LA TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS
2.2.1 Objetivo de la experiencia
Conocer los fundamentos del ensayo Jominy para la determinación de la templabilidad de
los aceros.
2.2.2 Materiales empleados
2.2.3 Describe el proceso de ensayo, equipos utilizados y probetas empleadas
2.2.4 Dibuja el esquema de las diferentes estructuras observadas a lo largo de la probeta
Jominy.
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3
SOBRE LOS PROCESOS DE REGENERACION DE LA
MARTENSITA IRREVERSIBLE. EL REVENIDO
Las martensitas son irreversibles en su transformación a austenita, cuando se eleva su
temperatura. Esto significa que antes de alcanzar las temperaturas de austenización del
correspondiente diagrama de equilibrio se forman otras estructuras que son estables a
temperaturas intermedias. En el caso de aleaciones como el acero, Fe-C, cuyos procesos de
formación de estructuras intermedias, denominadas revenidos de la martensita son de vital
importancia para las aplicaciones en las que se usa la transformación martensítica.
La importancia del revenido se fundamenta en que permite elevar la plasticidad y
resiliencia, características que han quedado muy mermadas en la martensita del acero. A través de
las próximas experiencias analizamos las variables del revenido y de otros procesos como
recocido y normalizado que completan el abanico de procesos de reversibilidad.
3.1
EXPERIENCIA SOBRE EL REVENIDO
3.1.1 Objetivo de la experiencia
Analizar las variables que influyen en las transformaciones de la martensita de los aceros
durante el proceso de revenido. Tipo y finalidad de este tratamiento.
3.1.2 Material
3.1.3 Descripción del proceso, probetas y equipos
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3.1.4 Dibuja el aspecto de la microestructura del material tras los diferentes procesos de
tratamiento.
3.1.5 Resultados de dureza obtenidos
4
CUESTIONES PROPUESTAS POR LAS EXPERIENCIAS
1. Define el concepto de velocidad crítica de temple, Ve, ¿de qué depende?
2. ¿Qué ventajas presenta el temple en aceite frente al temple en agua?
3. Indica la correlación que expresa el efecto relativo del tiempo y temperatura de revenido
sobre la pérdida de dureza del material templado. ¿Cual de ámbos parámetros es más
importante?
4. ¿Qué fases aparecen tras un revenido a alta temperatura?
5. ¿Cómo justificarías que el revenido produzca un incremento de dureza en el material?
6. Justifica la necesidad del revenido tras el tratamiento de temple que proporciona la
transformación martensítica.
7. Identifica, a la vista de los indicadores resistentes, el posible tratamiento térmico, recocido,
temple y/o revenido, suministrado al material:
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TRATAMIENTO
CARGA DE ROTURA
(MPa)
LIMITE ELASTICO
(MPa)
ALARGAMIENTO
(%)
1
230
100
25
2
450
320
10
3
550
520
2
8. Dibuja un croquis de la microestructura prevista en los tres tratamientos anteriores, cuando se
trata de un acero hipoeutectoide.
9. ¿Cómo evoluciona la dureza de la aleación durante el revenido?
10. ¿Cuál es la evolución de la microestructura durante el revenido?
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ALUMNO
APELLIDOS:
GRUPO DE PRÁCTICAS:
NOMBRE:
FECHA DE ENTREGA:
RESPUESTAS DE LAS CUESTIONES A RESOLVER
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