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Tema VI
Transformaciones de fases
Objetivos
Relacionar la estructura y propiedades de los
metales con el enfriamiento aplicado en condiciones
dentro y fuera del equilibrio
Tema VI Transformaciones de fases
Conferencia 9
Sumario
Transformaciones de los aceros durante el
calentamiento y el enfriamiento en condiciones de
equilibrio. Diagramas de transformación isotérmica y
continua. Propiedades mecánicas del acero en
función de su microestructura. Transformaciones
durante el revenido. Transformaciones de fase en
metales no ferrosos
Bibliografía Básica :
Metalografía, Tomo I, A. P. Guliaev, pp 233 - 283
W. Callister , pp 294 – 327
Conceptos Básicos de Termodinámica
La fase con menor energía es la más estable
ΔG fuerza motriz de la transformación
Difusión el mecanismo de transporte
Solidus
Liquidus
El proceso de transformación en estado sólido es
similar al proceso de cristalización ya estudiado
Por lo tanto para que ocurra cualquier transformación
deben cumplirse dos condiciones:
• Termodinámica del proceso (disminución de G)
• Movimiento de los átomos (generalmente difusión)
Transformaciones dentro del equilibrio
Transformaciones
principales
Condiciones energéticas
del
acero.
Transformación de Perlita en Austenita
• La Austenita formada será heterogénea en el
volumen de un grano
• Para obtener una austenita de composición
homogénea hay que mantener la T dentro de la
región para que terminen los procesos de
difusión.
• Las dimensiones de los granos de perlita
dependen del tamaño de los granos de austenita
de los cuales se forman
Descomposición de la austenita en perlita
El proceso de transformación puede representarse
en forma de curva cinética (proceso con difusión)
a) 1-acero al carbono 2-acero aleado con
elementos que no forman carburos
b) 1-acero al carbono 2- acero aleado con
elementos que forman carburos
PG
PF
B
Diagrama TTT
Perlita
La separación y grosor
delas láminas de
cementita tiene una
magnitud de varios
micrones
Bainita
La separación y
grosor de las láminas
de cementita está en
el orden del micrón
Transformación
Intermedia
10 mm
=f
(t)
=f
(t)
Diagrama TTT (acero aleado 4340)
En la práctica el enfriamiento
es contínuo y no isotérmico
Diagrama TTT
Diagramas de
enfriamiento
contínuo
CCT
Diagramas de
enfriamiento
contínuo
CCT(acero al
carbono)
Diagrama CCT (acero aleado 4340)
Perlita gruesa y fina obtenida
a partir de la austenita
Perlita
esferoidal
obtenida de la martensita
a 700°C entre 18-24 hrs
Propiedades del acero en función de la
microestructura
Propiedades del acero en función de la
microestructura
Transformaciones
principales
Condiciones energéticas
del
acero.
Transformación martensítica
En la transformación martensítica se produce
una reestructuración de los átomos de Feγ a
Feα sin precipitación de carbono de la
solución lo que conduce a una deformación
de la red cúbica hasta la tetragonal.
La nucleación y crecimiento de los granos de
martensita ocurre instantáneamente, es decir
la transformación es independiente del
tiempo
Curva cinética de transformación martensítica
Desarrollo de la transformación martensítica
Esquema de la
transformación de
la red
Red de la
martensita
Las cruces representan
los
espacios
intersticiales
donde
queda
atrapado
el
carbono.
Inicio
Final
Influencia del contenido de carbono
de la solución sólida en el intervalo
martensítico
Como consecuencia del grado de
tetragonalidad alcanzado y las tensiones
resultantes la estructura martensítica es
extremadamente dura y frágil, al extremo de
fracturarse ESPONTÁNEAMENTE
Se requiere SIEMPRE de un alivio de
tensiones
El volumen específico de la martensita
es mayor que el de la austenita de la cual
procede
Transformaciones
principales
Condiciones energéticas
del
acero.
Transformación Martensita-Perlita
(Revenido)
Se requiere de una energía de activación
para garantizar la difusión y el movimiento
de los átomos a posiciones estables.
La transformación transcurre en 4 etapas
según la temperatura alcanzada.
Transformación Martensita-Perlita
(Revenido)
Los carburos Fe C
3
400 oC
coalescen y crece el grano.
Los carburos ( e ) ganan en
carbono hasta Fe3C y rompen la
coherencia con la matriz ( a +
Fe3C). Se eliminan todas las
300 oC tensiones.
La g residual se transforma en
martensita revenida
200 oC La martensita se transforma en martensita revenida
(casi cúbica) = solución α sobresaturada( de
concentración no homogénea) + carburos ( e ) ,
coherentes con la matriz. Permanece la g residual.
Disminuyen las tensiones.
Microscopía electrónica de la martensita revenida a 594°C
(9300X)
Partículas de cementita embebidas en
matriz ferrítica
Influencia de la TREV en la resistencia y
ductilidad del acero
Influencia del tratamiento en la dureza del
acero
Transformaciones en Metales No ferrosos
Precipitación de partículas de segunda fase
(Envejecimiento)
Diagrama Al-Cu: comportamiento del precipitado (4,4 % Cu)
Obtención del precipitado
coherente
incoherente
Desarrollo de la partícula de la fase  en la aleación Al-Cu:
desarrollo de zonas GP
Fase intermedia ‘‘
Fase finall CuAl2
Obtención del precipitado
Evolución del endurecimiento en el tiempo
Estudio individual
Preparación para el seminario