Constituyentes de los aceros

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Aceros Un acero se considera a cualquier aleación de Fe con un máximo de 2.1% de C. Los aceros pueden forjarse al contrario de las fundiciones (con alguna excepción). Sus componentes más habituales son:

Austenita (Fe- ): Solución sólida de C en Fe- (FCC). Normalmente sólo existe durante la solidificación, entre 1480 ºC y 723 ºC, para aleaciones con contenido de C<4.3%. También puede existir a Tra. ambiente si enfriamos en condiciones de equilibrio, pero con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita. Es magnética, dúctil y tenaz, con gran resistencia al desgaste. Es el componente más denso de los aceros.

Austenita Ferrita

Ferrita (Fe- ): Solución sólida de C en Fe- (BCC). Existe a Tras.<912 ºC con enfriamientos lentos de aleaciones con proporciones de C<0.02%. Es el más blando de todos los constituyentes de aceros en equilibrio, muy dúctil, maleable y magnético. Se presenta: En forma de cristales mezclados con los de perlita. Formando una red que enmarca los granos de perlita. En forma de agujas orientadas en la dirección de los planos cristalográficos de la austenita. En la estructura globular aparece formando la matriz que rodea a los glóbulos de cementita.

Perlita: a 723 ºC, los aceros con C=0.78% se transforman de austenita a ferrita y láminas de cementita

(Fe3C). Mecánicamente las perlitas tienen las propiedades intermedias entre la blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza cementita. Los espesores de las capas de ferrita y de cementita también influyen en el comportamiento mecánico del material. La perlita fina es más dura y resistente que la perlita gruesa. A estos aceros con C=0.78% se les llama eutectoides.

Perlita Cementita

Cementita: Al transformarse la red de la austenita (FCC) en la de la ferrita (BCC), esta apenas permite la solubilidad del C con lo que este es expulsado de los cristales de Fe- y se forman carburos de hierro (Fe3C) en láminas que se denominan cementita. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros al carbono.

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Aceros hipoeutectoides: Los que tienen contenidos de C<0.78%. Entre 912 ºC y 723 ºC hay una región con dos fases, ferrita y austenita, esta se va enriqueciendo con el C que expulsan los cristales de ferrita hasta llegar al 0.78% en que se convierte en eutectoide. Al llegar a 723 ºC toda la austenita se transforma en perlita quedando el acero en dos fases: granos de ferrita y una matriz de ferrita con láminas de cementita (perlita).

Hipoeutectoide Hipereutectoide

Aceros hipereutectoides: Los que tienen contenidos de carbono 0.78%<C<2.1%. Entre 1148ºC y 723 ºC las dos fases existentes son de austenita y cementita, esta se va formando en los bordes de grano de la austenita formando una red tanto más gruesa cuanto mayor contenido en C tenga el acero. La austenita va perdiendo C hasta llegar al punto eutectoide (C=0.78%) y a los 723 ºC se transforma en perlita. El acero final será una red de cementita que envuelve granos de perlita.

Martensita: no es un acero de equilibrio estable, como la austenita. Se forma por enfriamiento rápido

desde el dominio austenítico. La formación de martensita solo depende de la temperatura: se inicia cuando se enfría por debajo de los 220° C y el contenido se incrementa conforme decrece la temperatura. En estas condiciones la red BCC de la ferrita se ve obligada a retener un exceso de C. El resultado es una red BCC distorsionada con átomos de C ocupando huecos intersticiales. Sus propiedades físicas varían con su composición, aumentando su dureza, resistencia y fragilidad con el contenido en C. El más duro de todos los componentes del acero.

Martensita Bainita

Bainita: se forma al enfriar rápidamente la austenita hasta un rango de temperaturas de 250 a 550ºC y manteniendo la misma temperatura hasta la transformación total de la austenita en bainita. Se pueden diferenciar 2 estructuras:

La bainita superior (de 350 a 550° C) de aspecto arborescente, formada por una matriz ferrítica conteniendo carburos. Las placas discontinuas de los carburos tienden a orientarse paralelamente a la dirección de las agujas de la bainita.

La bainita inferior (de 250 a 350° C) de aspecto acicular, está constituida por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos.

Es una estructura intermedia entre la perlítica y la martensítica.

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El diagrama de fases del acero es: