TEMA 4

Aleaciones a base de hierro

Diagrama de fase Hierro-Cementita

Tratamientos térmicos y Curvas TTT

Curvas de transformación continua (TC)

Templabilidad y sus Medidas

Tratamientos Superficiales, Difusión y Leyes de Fick,

Carburización, Nitruración

Materiales Metálicos

Sistema Fe-C

Fases alotrópicas del Fe

Transformaciones alotrópicas del hierro

Ciencia de Materiales MT1113

Fe d

Fe g

Fe a

tiempo

Tem

pera

tura

°C

1539Líquido

1394

912

Diagrama Fe - C

Ciencia de Materiales MT1113

Ciencia de Materiales MT1113

Acero eutectoide 0,77%C

Ciencia de Materiales MT1113

Acero hipoeutectoide <0,77%C

Ciencia de Materiales MT1113

Acero hipereutectoide >0,77%C

Transformaciones del acero

¿Qué pasa si se enfría fuera del equilibrio?

Efecto de la velocidad de enfriamiento: se forman microestructuras que

no aparecen en el diagrama de fases

Esferoidita (a + Fe3C)

Perlita gruesa (a + Fe3C)

Perlita fina (a + Fe3C)

Bainita (a + Fe3C)

Martensita (solución sólida Tetragonal centrada en el cuerpo)

Au

me

nta

la v

elo

cid

ad d

e e

nfr

iam

iento

Esferoidita Perlita gruesa y fina

Bainita Martensita

Austenita (g)

Proeutectoide +Perlita (a+Fe3C)

Bainita (a+Fe3C)

Martensita

(Fase TCC)

Martensita revenida

(a + Fe3C)

Calor

Enfriamiento lentoEnfriamiento

moderado Temple rápido

Para conocer la microestructura que se

formará debemos utilizar los diagramas TTT

Temperatura-tempo- transformación

A = Austenita

P = Perlita

B = Bainita

M = Martensita

A. Calentar para austenizar el acero (T> 727ºC)

B. Enfriar rápido y mantener a 625 C

C. La transformación comienza en 4 segundos

D. La transformación termina después de unos 20 segundos

Identifique la microestructura obtenida a Temperatura ambiente

Bainita inferior Martensita

Tratamientos térmicos

Recocidos **

Normalizado

Temple

Revenido

Martempering

Austempering

Perlita fina

Martensita

Martensita Revenida

Martensita

Bainita

Enfriamiento continuo

Enfriamiento lento

Recocido

Enfriamiento moderado

Normalizado

Perlita fina

Perlita gruesa

Martensita

Enfriamiento rápido

Temple

Recocido

1. De alivio de tensiones

2. Recocido total o de regeneración

3. Recocido de globulización

Temp. crítica Inferior

Temp. crítica superior

1

23

Temp. crítica Inferior

Temp. crítica superior

1 2 3

1. Normalizado

2. Temple

3. Temple y revenido

Revenido

Martensita revenida (TEM)

(a + Fe3C)

Revenido: Se pierde cierta

dureza pero se gana ductilidad

Tenacidad

Martensita: muy dura pero frágil

Agrietamiento

Efecto de los elementos de aleación

Tratamientos térmicos superficiales

Ciencia de Materiales MT1113

Para aplicaciones que requieren

• Alta dureza superficial

• Resistencia al desgaste

• Resistencia a la fatiga

• Núcleo dúctil o tenaz

Tratamientos

• Cementación

• Nitruración

• Cianuración o carbonitruración

• Endurecimiento superficial por llama

• Endurecimiento superficial por corrientes de inducción

Cambio de composición

Temple superficial

Difusión

Difusión: transporte de material por

movimiento de átomos. Proceso

dependiente del tiempo y la

temperatura.

Interdifusión

Autodifusión

Mecanismos de difusión

Mecanismos de difusión

Difusión en estado estacionario

Difusión en estado no-estacionario

Cementación

2)(2COFe COFe C

Acero de bajo carbono <0,2%

t1>t2>t3Cs

Co

2)(4 2CFe HFeH C

C

Ciencia de Materiales MT1113

La velocidad de difusión del carbono en

la austenita a una temperatura

determinada es función del coeficiente

de difusión y del gradiente de

concentración de carbono.

RT

QDD dexp0

D es el coeficiente de difusión (cm2/s)

Do término pre-exponencial independiente de

la temperatura (m2/s)

Q es la energía de activación para la difusión

(J/mol, cal/mol, o eV/atom)

R es la constante de los gases, 8.31 J/mol-K,

1.987 cal/mol-K, o 8.62X10-5 eV/atom-K)

T es la temperatura absoluta (K)

Ciencia de Materiales MT1113

Problema

Ciencia de Materiales MT1113

T = 925 °C