Las estructuras formadas durante el enfriamiento continuo de acero desde arriba Ac3 puede entenderse mejor mediante el estudio de la temperatura constante (isotérmica) transformación de la austenita, lo que separa las dos variables: tiempo y temperatura.
Un método consiste en calentar las muestras pequeñas por encima de Ac3 para formar austenita, luego enfriar en un baño adecuado (por ejemplo, estaño líquido) en una cierta constante sub-crítico temperatura. Después de mantener durante períodos de tiempo seleccionado, las muestras se retiran del baño y se enfría rápidamente en agua fría. Esto convierte cualquier austenita no transformada en martensita el volumen de los cuales se puede estimar microscópicamente. Otro método consiste en medir los micro-cambios de longitud provocados por la descomposición de la austenita a la temperatura constante por medio de un dilatómetro.
Cuando el acero al carbono se enfría en los baños a temperatura constante, la velocidad de la transformación de austenita se encuentra que dependen de la temperatura. El tiempo para el comienzo y la finalización de la transformación de la austenita se representa frente a la temperatura para dar "curva S", o “Curvas de Bain” que se muestra en la figura. 1, que ahora se llama TTT-curva (tiempo-temperatura-transformación). [pic 3] Figura 1. Ideal TTT-curva para el acero al carbono 0,65% que representa el intervalo de tiempo necesario para el comienzo, 50% y 100% de transformación de austenita a una temperatura constante A = austenita ferrita F = P = Perlita B = Bainita La escala logarítmica de tiempo se utiliza para condensar los resultados en un espacio pequeño. AE1 y AE3 líneas representan las temperaturas de cambio de equilibrio. La austenita es completamente estable por encima Ae3 y parcialmente inestable entre Ae3 y AE1. A continuación AE1 austenita es completamente inestable y se transforma en el tiempo. Dos regiones de rápida transformación se producen alrededor de 550 ° y 250 ° C. La forma de cada una de las curvas y sus posiciones con respecto al eje del tiempo dependerá de la composición y tamaño de grano de la austenita que se está transformando.
La curva TTT-es más útil para presentar una imagen general del comportamiento de transformación de la austenita. Esto permite que el metalúrgico para interpretar la respuesta de acero a cualquier tratamiento térmico especificado, para planificar prácticos de tratamiento térmico y operaciones para controlar limitado endurecimiento o ablandamiento y el tiempo de remojo.
La descomposición de la austenita se produce según tres mecanismos separados pero a veces se superponen y los resultados en tres productos distintos a diferentes temperaturas isotérmicas: la reacción perlítica, bainítica, martensíticos.
Estructura Perlítica
La curva superior de puntos en la figura. 1 representa el comienzo de la formación de ferrita. La curva justo debajo indica el inicio de la descomposición de la austenita remanente en un agregado de ferrita de carburo. En el rango de perlítico de alta temperatura en la fig. 1 el proceso se asemeja a la solidificación de cristales a partir de un líquido mediante la formación y crecimiento de los núcleos de carburo seguido por la nucleación de ferrita lado con lado y el crecimiento borde, fig. 2a y b.
A 700 ° C la formación de núcleos es lento (es decir, período de incubación), entonces el crecimiento procede rápidamente para formar grandes colonias de perlita que abarcan varios granos de austenita en algunos casos. Como la temperatura de transformación se baja a 500 ° C disminuye el período de incubación y la perlita se hace cada vez más fina.
Un gran número de núcleos en forma de los límites de austenita, pero el crecimiento es más lento y esto produce troostite nodular, la fig. 2a. En el caso de los aceros de medio carbono el exceso de ferrita disminuye en volumen y empieza a mostrar un tipo acicular o Widmanstätten de distribución. Las cantidades relativas de ferrita libre de esperar después de un determinado tratamiento térmico se indica por el tamaño de la "austenita y ferrita" campo y por el intervalo de temperatura entre AE1 y AE3. Estructura Bainítica
Entre el 500 º y 350 º C núcleos de ferrita inicial son lo que es coherente con la matriz de austenita. Cementita entonces precipita de la capa de carbono enriquecido de la austenita, lo que permite un mayor crecimiento de la ferrita como se muestra en la figura. 2c.
Los carburos tienden a quedar paralelo al eje largo de la aguja de bainita para formar la estructura típica plumoso abierto de bainita superior. Por debajo de 350 ° C coherente ferrita, sobresaturada de carbono, se forma primero y luego es seguida por la precipitación de carburo dentro de la aguja de ferrita, transversalmente en un ángulo de 55 °. Una proporción del carburo es Fe2 4C, y la ferrita contiene un poco de carbono disuelto. Esta estructura de bainita inferior es algo similar a martensita templada ligeramente (Fig. 2d). [pic 4] bainite Figura 2. (a) Efecto de diferentes velocidades de nucleación y crecimiento sobre la formación de colonias de perlita; (b), (c), (d) Representación esquemática de la formación de perlita, bainita superior y bainita inferior
Estructura Martensitica En enfriamiento a alrededor de 250 ° C, la temperatura cae rápidamente a través del intervalo en el que "nucleación" podría tener lugar, a una temperatura tan baja que la movilidad molecular, la difusión es decir, se hace demasiado pequeño para la formación de núcleos.
En la tercera etapa, por lo tanto, los cambios de austenita incompletamente en una distorsionada centrada en el cuerpo estructura, con poca o ninguna difusión del carbono en las partículas de cementita, para formar las placas de martensita de los cuales se forman a una alta velocidad (menos de 0.002 sec ). Esto sugiere que el mecanismo de formación de esta estructura no es la nucleación y crecimiento, pero un proceso de corte. Esto se asemeja al proceso de hermanamiento mecánica e implica movimiento atómico muy poco, pero la tensión interna considerable debido a la cizalla y a la posición de los átomos de carbono.
A medida que la temperatura disminuye la energía aumenta elásticas y eventualmente provoca un corte en una parte de la matriz, lo que estabiliza el resto. Además cizallamiento sólo puede ocurrir cuando la temperatura se reduce y ganado más energía. La cantidad de martensita formada, por lo tanto, es prácticamente independiente del tiempo y depende principalmente de las temperaturas a las que se mantiene el acero. Por lo tanto una proporción de austenita se suele conservar en acero templado que se pueden reducir en cantidad por una disminución de la temperatura. Este hecho se utiliza en la sub-cero extinción.
La temperatura a la que la martensita comienza a forma (Ms ) 17 (% Cr) - 21 (% Mo).
Mf es de aproximadamente 215 ° C por debajo de la Sra.
Tensiones plásticas y elásticas promover la formación de martensita, pero se retarda cuando el enfriamiento se interrumpe. Cuando el enfriamiento se reanuda después de una detención martensita estabilización sólo se empieza a formar de nuevo después de enfriar a una temperatura más baja.
La velocidad y el grado de estabilización (depresión) dependen de la temperatura y el tiempo de retención, la cantidad de transformación previa y contenido de la aleación.
Dos formas de martensita se han identificado en función del contenido de carbono. En aceros bajos en carbono listones que contienen muchas dislocaciones se encuentran, mientras que en los aceros al carbono de alta las placas están fuertemente maclados, fig. 3 (a) y (b). [pic 5]
Figura 3. (a) Bandas de martensita formadas en Un acero con 0,08 % C templado en salmuera | [pic 6]
Figura 3. b) Maclas (Twins) de martensita en FE30% Ni (x110000) |
Two groups of phase transformation are now given the name civilian, in which atoms move in a random manner (e.g. pearlite) and military because of its orderly disciplined manner, e.g. martensite. Martensite transformations also occur in non-ferrous alloys often differing greatly from the rather special case in steel. Dos grupos de transformación de fase ahora se le dio el nombre civil, en la que los átomos se mueven de una manera aleatoria o desordenada (por ejemplo, perlita) y militar, debido a su forma ordenada disciplinado, por ejemplo, martensita. Transformaciones martensita también se producen en aleaciones no ferrosas menudo difieren en gran medida de la caso especial en acero.
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