Ejercicio07

UNIDAD 7
Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
7.1 CUESTIONES DE AUTOEVALUACIÓN
1 - La composición de la martensita varía con:
a) El contenido en carbono del acero.
b) La temperatura de austenización.
c) El medio de enfriamiento.
d) La posición relativa de Ms y Mf.
2 - ¿Por qué se evita el revenido de aceros entre 200 y 400º C?:
a) Por la bajada de dureza.
b) Por la bajada de ductilidad.
c) Por la bajada de tenacidad.
d) Por la bajada de alargamiento.
3 - La obtención de estructuras 100% martensíticas en un acero requiere que:
a) Ms se encuentre por encima de la temperatura ambiente.
b) La velocidad de enfriamiento sea superior a la velocidad crítica.
c) El acero sea aleado.
d) a y b.
4 - La transformación martensítica tiene lugar en los materiales que presentan:
a) Transformación eutéctica
b) Transformación eutectoide
c) Transformación alotrópica
d) Sólo ocurre en los aceros
5 - El normalizado consiste en enfriar:
a) Lentamente en el interior del horno
b) Al aire ambiente
c) Bruscamente en aceite
d) Bruscamente en agua
6 - Los elementos de aleación en general:
a) Mejoran la templabilidad
b) Mueven a la derecha la curva de las S
c) Hacen descender la curva Ms
d) Todas son correctas
121
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
7 - Los elementos de aleación en los aceros se adicionan para:
a) Elevar la temperatura de la transformación martensítica.
b) Aumentar la dureza por solución sólida.
c) Mejorar la templabilidad.
d) Posibilitar la eliminación del revenido.
8 - El campo de aplicación de la transformación martensítica es el de:
a) Metales o aleaciones enfriadas bruscamente.
b) Aleaciones hierro-carbono.
c) Metales o aleaciones con cambios alotrópicos.
d) Aleaciones insolubles en estado sólido.
9 - La dureza de la martensita del acero es debida a:
a) El contenido en carbono.
b) El contenido en elementos de aleación.
c) El contenido en azufre.
d) La temperatura de austenización.
10 - Al incrementar el contenido en elementos de aleación en los aceros:
a) Se reduce la temperatura eutectoide.
b) Disminuyen Ms y Mf.
c) Aumenta el contenido en carbono del eutectoide.
d) Aumenta la velocidad crítica de temple.
11 - La misión fundamental de los revenidos a alta temperatura, es:
a) Ganar tenacidad
b) Rebajar las características estáticas
c) Hacer el material apto para aplicaciones dinámicas
d) Todas son correctas
12 - ¿Cuáles de los siguientes procesos no requiere la difusión?:
a) Envejecimiento
b) Transformación martensítica
c) Recocido de homogeneización
d) Revenido
13 - Las exigencias de precipitación de dos fases en la transformación bainítica favorece:
a) La forma laminar alternada.
b) La forma globular diseminada.
c) La formación de granos alternados de las dos fases.
d) Es invariante.
14 - El tamaño crítico del núcleo de perlita disminuye con:
a) Las tensiones térmicas del enfriamiento.
b) El grado de subenfriamiento bajo la temperatura del eutectoide.
c) La existencia de núcleos extraños.
d) La mayor existencia de bordes de grano.
15 - La dilatometría puede ser usada para determinar los puntos de transformación perlítica y
bainítica pues cuantifica fundamentalmente entre los componentes y productos:
a) Sus diferentes coeficientes de dilatación.
b) Los diferentes calores específicos.
122
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
c) Los coeficientes de conductividad térmica.
d) Los diferentes volúmenes específicos.
16 - La diferencia más importante entre las bainitas superior e inferior está en:
a) Las temperaturas del tratamiento isotérmico.
b) La forma de la fase α proeutectoide.
c) La forma de agujas o nódulos de su microestructura.
d) El color de la estructura en el microscopio óptico.
17 - Los tiempos de inicio y terminación de la transformación perlítica son crecientes con:
a) La temperatura.
b) La velocidad de enfriamiento.
c) El contenido en carbono.
d) El tamaño de grano de la austenita.
18 - Los tiempos de inicio y terminación de la transformación perlítica son crecientes con:
a) La temperatura.
b) Los elementos de aleación.
c) La acritud previa.
d) Los solutos intersticiales.
19 - El elemento de aleación que más influye en la posición hacia la derecha de las curvas de las
S de transformación isotérmica es:
a) Manganeso.
b) Silicio.
c) Níquel.
d) Cromo.
20 - Las características resistentes de la estructura martensítica se multiplican, sobre las de la
austenita original, por un factor del orden de:
a) 1.5 a 2.
b) 2 a 4.
c) 4 a 10.
d) Más de 10.
21 - Las microestructuras de listón o placa de la martensita tienen similitud en:
a) Tamaño.
b) Apariencia.
c) Coloración.
d) Plaquetas finísimas deslizadas o macladas.
22 - El plano habitual de la martensita está definido por:
a) El plano de más fácil deslizamiento en la austenita.
b) El plano común de coherencia entre la austenita y martensita.
c) El plano incoherente de formación de la martensita.
d) El plano interfase entre la austenita y martensita.
23 - Las distorsiones de Bain indican:
a) Las tensiones de compresión y cortante que se observan en la formación de las placas de
martensita.
b) Las deformaciones térmicas que aparecen asociadas al proceso de enfriamiento en el
123
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
temple.
c) Las variaciones atómicas obligadas por el cambio de red cristalina en la transformación
alotrópica.
d) Las posiciones de los átomos durante la transformación martensítica.
24 - La velocidad crítica de temple que se requiere para alcanzar las transformaciones sin
difusión del soluto debe ser:
a) Enfriamiento alto; por ejemplo, agua agitada.
b) Enfriamiento continuo alto, suficiente para no cortar a la nariz perlítica de las curvas de
las S.
c) Enfriamiento en fluido aceite o agua.
d) Enfriamiento menor que el necesario para no formar estructuras perlíticas.
25 - La velocidad crítica de temple depende de:
a) Temperatura de austenización.
b) Elementos de aleación.
c) Contenido en carbono.
d) Del fluido de enfriamiento.
26 - Una transformación martensítica se denomina atérmica porque:
a) No depende de la temperatura.
b) No es isotérmica.
c) Es invariante con la energía interna.
d) Depende de la variación de temperatura.
27 - La cantidad de transformado martensítico a una temperatura intermedia entre Ms y Mf de
transformación aumenta con:
a) El aumento del diámetro del grano.
b) De los elementos de aleación.
c) El aumento del contenido en carbono.
d) Es invariante.
28 - Si se detiene la transformación martensítica a una temperatura intermedia Mi, Ms < Mi < Mf,
resulta:
a) Estructura martensítica con austenita que evolucionará a bainitas.
b) Estructura martensítica en matriz austenítica.
c) Estructuras martensíticas placadas con estructuras austeníticas.
d) Estructuras martensíticas con perlitas transformadas.
29 - El grado de endurecimiento de la transformación martensítica depende directamente del
contenido de:
a) Martensita.
b) Austenita.
c) Perlita.
d) Elementos de aleación.
30 - El endurecimiento del acero por transformación martensítica aumenta:
a) La estricción.
b) El grado de endurecimiento I = Le/σr.
124
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
c) La resiliencia.
d) El alargamiento de rotura.
31 - Las aleaciones con transformación martensítica reversible se fundamentan en que ésta
sucede por formación de:
a) Deslizamientos.
b) Maclas y deslizamientos.
c) Maclas.
d) Es invariante.
32 - Las aleaciones con memoria de forma controlan la temperatura de variación de forma por:
a) Las temperaturas en las que se educan.
b) La composición de la aleación.
c) Las deformaciones que se aplican en la educación.
d) El soluto sobresaturado.
33 - Las temperaturas de revenido deben cumplir las condiciones siguientes:
a) Superiores a Ms e inferiores a A1.
b) Superiores a temperatura ambiente e inferiores a A1.
c) Superiores a Mf e inferiores a A3.
d) Inferiores a Ms y superiores a Mf.
34 - Los tiempos de revenido deben seleccionarse atendiendo a:
a) Hasta alcanzar la dureza deseada.
b) El mínimo que alcance el entorno de la resistencia adecuada a la temperatura.
c) Según el alargamiento requerido.
d) Del orden de una hora.
35 - El revenido es conveniente aplicarlo a los aceros templados porque:
a) Mejora la resistencia a la corrosión.
b) Disminuye sus características resistentes.
c) Aumenta sus parámetros de ductilidad y su tenacidad.
d) Aumenta la dureza.
36 - La selección de las temperaturas del revenido debe realizarse atendiendo a:
a) Las zonas que mejoran la ductilidad y tenacidad.
b) Las zonas que obtienen mayor resistencia estática.
c) Las zonas que evitan la fragilización.
d) Según aplicaciones.
37 - Asigna cual es la causa de la fragilidad del revenido entre los procesos genéricos
característicos que disminuyen la tenacidad de los materiales metálicos:
a) Disminución de la ductilidad consecuencia del endurecimiento.
b) Precipitación de fases frágiles en bordes de placas de martensita.
c) Precipitación de fases frágiles en alineaciones de monocristales, dislocaciones en planos
de deslizamiento.
d) Endurecimiento propio de la estructura.
38 - La influencia de los elementos de aleación, Cr, Mo, V, en los aceros de herramientas
revenidos a 500°C, se puede hipotetizar en la forma:
a) A - Mantienen la dureza en compromiso con una mejora de la resiliencia.
b) B - Mejoran la dureza y mantienen la resiliencia.
125
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
c) C - Mejoran dureza y resiliencia.
d) Mejoran la dureza a costa de perder resiliencia.
39 - La gama de temperaturas en la que se localiza la fragilidad del revenido puede controlarse
con:
a) Los tiempos del revenido.
b) El contenido de elementos de aleación en general.
c) El contenido en silicio.
d) Las tensiones originadas durante el temple..
40 - Los diversos procesos de regeneración en el acero, recocidos de austenización, contra
acritud o revenidos muestran como característica común:
a) La cualidad de la microestructura en base de ferrita y perlitas.
b) La cualidad y la forma de los constituyentes de la microestructura.
c) Los niveles de temperatura aplicados.
d) El estado original de la aleación.
41 - Los diversos procesos de regeneración en el acero muestran las diferencias entre ellos como
consecuencia de:
a) La aleación base.
b) El estado original de la aleación.
c) El tamaño de los componentes microestructurales.
d) Los diferentes enfriamientos en el proceso.
7.2 CUESTIONES DE HETEROEVALUACIÓN
1. Transformación martensítica. Justificación.
2. Sobre un diagrama T.T.T. para un acero eutectoide indicar los constituyentes presentes en
cada zona.
3. ¿ De qué parámetros depende la dureza de un acero con estructura martensítica ?.
4. ¿ Por qué es necesario aplicar un revenido tras los tratamientos de temple con transformación
martensítica?
5. Define el concepto de velocidad crítica de temple. ¿ De qué parámetro depende ?.
6. Dibuja la estructura de un acero con 0,4 % de C en estado: a) Normalizado. b) Recocido. c)
Revenido a alta temperatura. d) Templado.
7. Bajo qué condiciones: material, temperatura de austenización, etc., podemos encontrarnos
que, tras el temple, no se alcanza la dureza correspondiente al 100% de martensita,
observándose mezclas de M + A.
8. En un proceso industrial de temple, en aceros con 0.4% C, comienza a detectarse una menor
dureza que en las piezas correspondientes a ese mismo acero con el tratamiento correcto. Se
realizó un estudio de las piezas defectuosas y se determinó:
a) Que la composición del acero es la correcta.
b) Que la microestructura tras el temple presenta una mezcla de martensita con un 10 - 20%
de ferrita.
Señale y justifique ¿cuál es la causa del fallo?
126
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
10. ¿Cómo pueden obtenerse estructuras 100% martensíticas enfriando al aire una pieza de
acero? Justifique la respuesta.
11. Establece las diferencias que pudieran existir entre los productos en la transformación
bainítica hipereutectoide y la hipoeutectoide.
12. Justifica los efectos contrarios sobre la posición de las curvas de las S de los elementos
formadores de carburos en los aceros.
13. Indica, por bibliografía, los elementos que muestran efectos deformadores de las curvas de
las S en los aceros.
14. Razona sobre las correlaciones que permiten admitir el diagrama TTT de transformaciones
isotérmicas como apto para definir la velocidad crítica de temple.
15. Describe la evolución de transformado martensítico que podemos esperar si no existiera
cambio en volumen entre las estructuras austeníticas y martensíticas.
16. Compara el proceso de transformación martensítica con otros procesos de transformación
fundamentados en la nucleación y crecimiento, anotando los factores similares de aquellos
otros diferenciados.
17. Analiza la aplicabilidad de la transformación martensítica si la velocidad de enfriamiento es
superior a la definida como velocidad crítica de temple.
18. Justifica los procesos que permitirían eliminar la austenita retenida en las estructuras de
aceros aleados.
19. Clasifica las aleaciones y aplicaciones más generales de las transformaciones con memoria
de forma.
20. A partir del reconocimiento de las curvas de características estáticas y de resiliencia en el
revenido de un acero delimita los campos de aplicación y características de cada uno de ellos.
21. Con el diagrama ∆Gv = f (T) obtenido en el Calorímetro Diferencial de Barrido, justificar por
comparación con los obtenidos para los procesos de recristalización y precipitación de
segundas fases.
22. Establece el modelo que relata la influencia de cada uno de los principales elementos en la
resiliencia de un acero revenido.
23. Analiza las características que pueden esperarse en un acero de alto contenido de aleación
que después del temple se le aplica el revenido para transformar la austenita retenida por
largos periodos de tiempo.
127
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
7.3 PROBLEMAS Y EJERCICIOS PRACTICOS PROPUESTOS
Problema 7.1. La figura siguiente representa
la curva de las S correspondiente a un acero
aleado F-1204, austenizado a 850°C.
∂θ
= -k( θ -θ 0 )
∂t
dónde θ0 es la temperatura del medio al que se
cede calor, en este caso, la temperatura del
líquido de temple: 20°C . Se pide determinar:
a) la constante k del enfriamiento
correspondiente a la velocidad crítica de
temple, para dicho acero.
1000
900
800
Temperatura, °C
En un enfriamiento continuo, la
disminución de temperatura con el tiempo
puede aproximarse mediante una ley de tipo:
DIAGRAMA DE TRANSFORMACIÓN ISOTERMA
Temperatura de austenización 850°C
700
600
AC3 (0.4°/min)
Aparición de la ferrita
AC1 (0.4°/min)
Austenita y
carburos
25
500
400
35
Ms
300
200
75
Principio de
transformación
14
20
Aparición de
13 Fin de transformación
15 24
24
80
22
65
38 32
42
30
Bainita
Fin de transformación
Martensita
100
0
la perlita
Dureza Rc
55
1,E+00 1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06
Tiempo, segundos
b) Si se pretendiese obtener estructuras
bainíticas, determine las temperaturas del baño a utilizar y el tiempo necesario para obtener
100% bainita.
Problema 7.2. A partir de la curva de las S del acero aleado F-1260, determine hasta que
distancia del extremo templado en la probeta Jominy se obtendrán estructuras 100%
Martensíticas.
DIAGRAMA DE TRANSFORMACIÓN ISOTERMA
Temperatura de austenización 850°C
Notas:
1000
• El acero ha sido austenizado a 850°C. El agua
empleada en el ensayo Jominy tiene una temperatura
de 20°C.
Temperatura, °C
900
800
AC3 (0.4°/min)
700
AC1 (0.4°/min)
• El enfriamiento sigue una ley de tipo:
Perlita
Austenita y
carburos
600
500
17 10
20 22
Principio de
transformación
400
Bainita
300
Fin de
transformación
48
50%
200
90%
42
49
Martensita
100
59
Dureza Rc
0
1,E+00 1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06
Tiempo, segundos
128
∂θ
= -k( θ -θ 0 )
∂t
• El diagrama Jominy muestra siempre una correlación
entre distancias al extremo templado y velocidades de
enfriamiento en la probeta. La equivalencia aparece
directamente en el eje de abcisas. El inferior muestra
las distancias al extremo templado. El superior
muestra las velocidades de enfriamiento dq/dt,
medidas a 704°C.
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
1000
900
Austenita
800
A1
700
600
14
Ps
γ
Pf
P+γγ
500
38
40
B+γγ
Bf
Dureza Rockwell C
Temperatura, °C
Problema 7.3. Utilizando el diagrama TTT
correspondiente a un acero eutectoide, de la
figura, describe el tratamiento isotérmico
completo y la microestructura después de
cada paso requerido para obtener una dureza
de 32 Rc.
Problema 7.4. Una excelente combinación de
42
400
Bs
dureza, resistencia y tenacidad en los aceros
52
300
Ms
la proporciona la estructura bainítica. Uno
57
200
M+γ
Mf
de los tratamientos es austenizar a 750°C un
100
66
Martensita
acero eutectoide, como el representado en la
0
figura anterior, enfriándolo rápidamente
0,1
1
10
102
103
104
105
hasta una temperatura de 250°C durante 15
Tiempo, segundos
minutos, y finalmente enfriar hasta
temperatura ambiente. ¿Es posible con este tratamiento descrito obtener la estructura bainítica
requerida?
Problema 7.5. Utilizando el diagrama de transformación isotérmica del acero de composición
eutectoide, cuyas curvas han sido representadas anteriormente, especificar la naturaleza de la
microestructura que se obtendrá ( en térmicos de microconstituyentes presentes y porcentajes
aproximados) de una pequeña probeta que se ha sometido a los siguientes tratamientos. Suponer
siempre, que la probeta se ha calentado a 800°C durante el tiempo suficiente para alcanzar una
estructura austenítica.
a) Enfriamiento rápido hasta 350°C, donde se mantiene durante 104 s, templando a
continuación a temperatura ambiente.
b) Enfriamiento rápido hasta 250°C, donde se mantiene durante 100 s, templando a
continuación a temperatura ambiente.
c) Enfriamiento rápido hasta 650°C, donde se mantiene durante 20 s, enfriamiento rápido a
400°C manteniendo de nuevo 1000 s y templando a continuación a temperatura ambiente.
b) 50% martensita y 50 % bainita
c) 50% perlita gruesa, 25% bainita y 25%
martensita.
900
800
A1
700
γ+α
A3
Ps
Fs
Pf
600
500
Bs
400
Ms
300
Mf
γ+
α
α + perlita
23
γ + α + perlita
ba
ini
ta
30
Bf
39
Bainita
49
γ + martensita
200
54
Martensita
62
100
Problema 7.7 Utilizando el diagrama TTT
correspondiente a un acero al carbono con un
0
Dureza Rockwell C
a) 100% perlita gruesa.
1000
Temperatura, °C
Problema 7.6. En un diagrama de
transformación
isotérmica
del
acero
eutectoide, figura anterior, esquematizar y
nombrar las etapas de temperatura tiempo que
producen las siguiente microestructuras:
0,1
1
10
102
103
104
105
Tiempo, segundos
129
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
0,5% C, representado en la figura, Describir el tratamiento térmico y la cantidad de cada
constituyente después de cada fases del tratamiento para obtener una dureza en el acero de 23
Rc.
Problema 7.8. Un acero al carbono, con un 0.5% de C, es calentado es calentado a 800°C
durante 1 hora, enfriado rápidamente a 700°C manteniéndolo a esta temperatura durante 50 s,
enfriado de nuevo a 400°C durante 20 s, y finalmente enfriado a temperatura ambiente. ¿Cual es
la microestructura final del acero tras el tratamiento?
900
Austenita
800
A+C
700
Temperatura, °C
Problema 7.9. Utilizando el diagrama
TTT de la figura, correspondiente a un
acero hipereutectoide con un 1.13% C,
determinar la microestructura final,
describiendo los microconstituyentes
presentes, de una pequeña probeta
sometida a los siguientes tratamientos
térmicos. En todos los casos suponer que
la probeta se ha calentado a 920°C
durante el tiempo suficiente para
conseguir la estructura austenítica
completa y homogénea de partida.
600
A+P
500
A+B
400
Bainita
A
300
50%
M (inicio)
M (50%)
M (90%)
200
100
a) Enfriar rápidamente a 250°C,
mantener durante 16 minutos y
templar a temperatura ambiente.
Perlita
0
0.1
1
102
10
103
104
105
106
T ie m p o , s e g u n d o s
b) Enfriar rápidamente a 650°C,
mantener a esta temperatura durante 3 s, enfriar rápidamente a 400°C, mantener a esta
temperatura durante 25 s y templar a temperatura ambiente.
c) Enfriar rápidamente a 350°C, mantener durante 5 minutos y templar a temperatura
ambiente.
d) Enfriar rápidamente a 675°C,
mantener durante 7 segundos y
templar a temperatura ambiente.
700
Ps
600
Bs
Bs
500
Pf
Bf
Ms
400
10
s
1
2°C/
0
ferrita
+
perlita
+
bainita
+
martensita
/s
/s
ferrita
+
ferrita
bainita
+
100
+
martensita martensita
200
10°C
300
20°C
130
Fs
100°C/s
Problema 7.10. Un acero al carbono
F1120, con un 0.18-0,23% de C, se
enfría a una velocidad de 8°C/s cuando
se templa en aceite, y a 50°C/s cuando se
templa en agua. ¿Cual es la
microestructura producida por cada uno
de estos tratamientos descritos?.
Considerar el diagrama de enfriamiento
800
Temperatura, °C
e) Enfriar rápidamente a 775°C,
mantener durante 8 minutos y
templar a temperatura ambiente.
900
102
T iempo, segundos
ferrita
+
perlita
103
ferrita
+
perlita
+
bainita
104
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
continuo de la figura.
Problema 7.11. En la transformación isotérmica de un acero al carbono para herramientas,
austenizado 5 minutos a 900°C, se han obtenido los siguientes valores:
T (°C)
Transf. Inicio
Transf. Final
Dureza HRC
700
600
4,2 min 1 s
22 min 10 s
15
40
500 400
300
200
100
1s
4 s 1 min 15 min
10 s 2 min 30 min 15 h
44
43
53
60
64
20
66
Construya la gráfica T.T.T. o curva de las S, e indique los constituyentes en cada una de
las diferentes zonas.
NOTA: Considerar el valor de Ms de 185°C y el valor de Mf de 35°C
Problema 7.12. Utilizando el diagrama TTT correspondiente a un acero al carbono con un 0,5%
C, representado en la figura del problema 7.7, describir:
a) la microestructura final, indicando los constituyentes de una probeta sometida a una
austenización a 800°C seguida de un enfriamiento brusco hasta 400°C, donde se mantiene
durante 20 segundos tras los cuales vuelve a enfriarse bruscamente hasta temperatura
ambiente.
b) El tratamiento térmico y la cantidad de cada constituyente, después de cada fase del proceso
térmico, para obtener una dureza en el acero de 30 Rc.
Problema 7.13. Utilizando el diagrama TTT correspondiente a un acero al carbono eutectoide,
con un 0,8% C, representado en la figura del problema 7.3, describir:
a) La microestructura al someter al acero al siguiente tratamiento térmico: (i) temple
instantáneo desde la región γ hasta 500°C, (ii) mantenimiento a esta temperatura durante 4
s, y (iii) temple instantáneo hasta 250°C.
b) ¿Qué ocurriría si se mantiene la microestructura resultante durante un día a 250°C y
posteriormente se enfría hasta temperatura ambiente?
c) ¿Qué ocurriría si la microestructura resultante de la parte a) se templa directamente hasta
la temperatura ambiente?
a) Estimar la velocidad de enfriamiento necesaria para evitar la formación de perlita en este
acero.
Problema 7.14. El diagrama de transformación isotérmica de un acero aleado con un 2% de Ni,
0,7% de Cr y 0,25% de Mo es el representado en la figura siguiente, describir la microestructura
final, indicando los constituyentes, de una probeta sometida a los siguientes tratamientos
térmicos:
a) Una austenización a 750°C seguida de un enfriamiento brusco hasta 300°C, donde se
mantiene durante 20 segundos tras los cuales vuelve a enfriarse bruscamente hasta
temperatura ambiente.
b) Tras la austenización, enfriar rápidamente hasta los 350°C, manteniendo 3 horas, para
131
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
hasta
c) Tras la austenización, enfriar rápidamente
hasta los 550°C, manteniendo 2 horas y 45
minutos, posteriormente enfriar de nuevo
rápidamente hasta 400°C manteniendo
durante 200 s y finalmente enfriar hasta
temperatura ambiente.
d) Tras la austenización, enfriar rápidamente
hasta los 650°C, manteniendo 17 minutos,
para enfriar de nuevo rápidamente hasta
400°C manteniendo 17 minutos más a esa
temperatura enfriando finalmente hasta
temperatura ambiente.
800
700
A+FA+F F+P
A
500
A+B
400
50%
M (inicio)
B
300
M+A
M (50%)
M (90%)
200
M
100
0
1
102
10
103
104
105
106
Tiempo, segundos
900
Austenita
Ferrita
800
700
Temperatura, °C
b) Después de la austenización, se enfría
rápidamente en horno de sales hasta los
400°C, donde se mantiene durante 100
segundos, para enfriar posteriormente de
forma
brusca
hasta
temperatura
ambiente.
+P
600
Problema 7.15. El diagrama TTT, de un acero
con un 0,37% de carbono, es el representado
en la figura siguiente. Describir la
microestructura final, indicando los constituyentes de la misma, tras ser sometido a los
siguientes tratamientos térmicos:
a) Tras la austenización a 820°C, se enfría
rápidamente en baño de sales a 650°C,
manteniéndose a esa temperatura durante
100 segundos, enfriando de nuevo
bruscamente hasta temperatura ambiente.
A
Temperatura eutectoide
Temperatura, °C
enfriar de nuevo rápidamente
temperatura ambiente.
Perlita
600
500
400
Bainita
Ms
300
50%
90%
200
100
Martensita
0
0,1
1
10
0.37% C
0,72% Mn
1,05% Cr
0,22% Mo
102 103 104
Tiempo, segundos
105 106
SOLUCION A LAS CUESTIONES DE AUTOEVALUACION:
1 - a, 2 - c, 3 - d, 4 - c, 5 - b, 6 - d, 7 - c, 8 - c, 9 - a, 10 - d, 11 - d, 12 – b, 13 – a, 14 – b, 15 – d,
16 – c, 17 – d, 18 – b, 19 – a, 20 – c, 21 – d, 22 – b, 23 – a, 24 – b, 25 – b, 26 – d, 27 – d, 28 – b,
29 – a, 30 – b, 31 – c, 32 – b, 33 – b, 34 – d, 35 - c, 36 – d, 37 – b, 38 – b, 39 - c, 40 – a, 41 – b.
132
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
7.4 PROBLEMAS Y EJERCICIOS PRACTICOS RESUELTOS
Solución al problema 7.1
a) La velocidad crítica de temple es aquella
cuya curva de enfriamiento es tangente a la
nariz. Es decir, la velocidad más lenta que
permite
obtener
estructuras
100%
martensíticas.
A partir de la ecuación anterior:
∂θ
= -k( θ -θ 0 )
∂t
1000
900
800
Temperatura, °C
Para este acero, la nariz viene definida
por los puntos: Temperatura: 450°C, tiempo de
enfriamiento: 19 segundos.
DIAGRAMA DE TRANSFORMACIÓN ISOTERMA
Temperatura de austenización 850°C
700
600
AC3 (0.4°/min)
Aparición de la ferrita
AC1 (0.4°/min)
Austenita y
carburos
25
500
400
35
Ms
300
200
75
Principio de
transformación
14
20
30
Bainita
Fin de transformación
Martensita
100
puede determinarse el tiempo necesario para
alcanzar una temperatura dada. Se tendrá:
0
la perlita
13 Fin de transformación
15 24
24
80
22
65
38 32
42
Aparición de
Dureza Rc
55
1,E+00 1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06
Tiempo, segundos
θ
t
∂θ
=
-k
∫θ∫ ∂t
θ
0
0
θ
a
de donde,
ln(
θ -θ 0
)= -kt
θa -θ0
Sustituyendo los valores conocidos:
θa = 850°C temperatura de austenización
θ0 = 20°C temperatura del medio refrigerante
θ = 450°C,
t = 19 seg
y despejando k se obtiene:
ln(
de dónde
450 - 20
)= -19.k
850 - 20
k = 0,0346
b) La transformación a bainita requiere la utilización de un tratamiento isotérmico adecuado, tal
como se muestra esquemáticamente en la figura siguiente. En este caso, como ocurre con muchos
aceros aleados, se observa que aparecen dos narices en la curva: una superior, denominada nariz
perlítica, y otra a menores temperaturas, denominada nariz bainítica. Atravesando
isotérmicamente esta nariz se alcanzan las estructuras bainíticas.
133
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
Así pues, el rango de temperaturas del baño isotérmico debe encontrarse entre:
• Temperaturas del baño : desde Ms a 430°C. La pieza deberá permanecer en el baño hasta
que se completen las transformaciones a bainita.
• Para una temperatura de 400°C, el tiempo de tratamiento: 2000 minutos, obteniéndose
bainita de dureza 32HRC.
Solución al problema 7.2
Calculemos en primer lugar hasta que distancia en la probeta Jominy se obtiene 100%
martensita. Para ello, se determina la constante de enfriamiento correspondiente a la velocidad
crítica de temple, definida por el enfriamiento que es tangente a la nariz bainítica: Deben
alcanzarse 400°C en menos de 110 segundos.
De la ecuación:
ln(
θ -θ 0
)= -kt
θa -θ0
Sustituyendo los valores conocidos:
θa = 850°C temperatura de austenización
θ0 = 20°C temperatura del agua de enfriamiento
θ = 400°C,
t = 110 seg
Podemos despejar k:
ln(
de dónde
400 - 20
)= -110.k
850 - 20
k = 0,0071
Una vez conocido el valor de k, podemos calcular la velocidad de enfriamiento a cualquier
temperatura. Necesitamos conocer la velocidad a 704°C. Así, se tendrá, de la ecuación general de
enfriamiento:
∂θ
= k( θ -θ 0 )
∂t
Ve704°C = (dθ/dt)θ=704°C = 0,0071 (704-20) = 4,85 °C/seg
Dicha velocidad de enfriamiento corresponde en el gráfico Jominy a una distancia de 28
mm (o 18/16 pulgadas). Así pues, en el gráfico Jominy existe martensita, con una dureza de unos
59 HRC, desde el extremo templado hasta los 28 mm.
A partir de ese punto, aparecen estructuras de Martensita + Bainita, ya que durante el
enfriamiento se entra dentro de la nariz. El gráfico Jominy se muestra a continuación:
134
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
ENSAYO JOMINY
200 100 50
20
10
5
Velocidad de enfriamiento a 704°C,
3 en °C por segundo
4
70
Dureza Rockwell, HRc
60
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
55
50
45
40
Martensita
35
Martensita
+
Bainita
30
25
20
900
800
15
700
Carga de rotura, MPa
65
10
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Distancia al extremo de la probeta templada, mm
Solución al problema 7.3
1. Austenización alrededor de 725°C y
mantenimiento durante 1 hora. El acero
contiene en esta fase 100% de austenita.
1000
900
Austenita
800
A1
700
600
14
Ps
γ
Pf
P+γγ
500
B+γγ
400
Bs
300
40
Bainita
Bf
42
52
Ms
200
57
M+γ
Mf
100
0
38
Perlita
66
Martensita
0,1
1
10
102
103
Dureza Rockwell C
Temperatura, °C
En la figura podemos observar la
dureza Rockwell C como una función de la
temperatura de transformación. La dureza
de 32 Rc se obtiene con estructuras
transformadas a 650°C, donde Ps, inicio de
transformación perlítica, es de 4 s y Pf,
final de la transformación perlítica, sucede
a los 40 s. El tratamiento térmico y las
microestructuras serán, por tanto, como
siguen:
104
105
2. Enfriamiento rápido a 650°C manteTiempo, segundos
niendo al menos 40 segundos. Después
de 4 segundos se inicia la nucleación de la perlita a partir de la austenita inestable. Los granos
perlíticos van creciendo hasta los 50 segundos, siendo la estructura final 100% perlita. La
perlita será de tamaño medio, al encontrarse entre las temperaturas de transformación a perlitas
gruesas y finas.
3. Enfriamiento al aire hasta temperatura ambiente. La microestructura permanece como perlita.
135
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
Solución al problema 7.4
1000
900
Austenita
800
A1
700
600
14
Ps
γ
P+γγ
500
Perlita
Pf
40
B+γγ
400
42
52
Ms
200
57
M+γ
Mf
100
0
Bainita
Bf
Bs
300
38
66
Martensita
0,1
1
10
102
103
Dureza Rockwell C
Temperatura, °C
Utilizando el diagrama TTT del
acero, examinamos el tratamiento térmico
descrito. Tras el calentamiento a 750°C, la
microestructura es 100% austenita.
Después del enfriamiento rápido a 250°C,
permanece la estructura austenita inestable
hasta iniciar la transformación a bainita
inferior a los 150 s. Después de 15
minutos, o 900 s, se ha formado cerca del
50% de bainita, permaneciendo todavía un
50%
de
austenita
inestable.
Es
precisamente esta austenita inestable la que
se transforma a martensita al enfriar a
temperatura ambiente.
104
105
La estructura final obtenida será, por
Tiempo, segundos
tanto, de un 50% de bainita y un 50% de martensita, y por ello el tratamiento descrito no es
adecuado al formar una estructura muy frágil, la martensítica. Para obtener una transformación
total a bainita debería permanecer el acero, a los 250°C, al menos durante 104 s, o alrededor de 3
horas.
Solución al problema 7.5
900
800
Austenita
A1
700
600
γ
B+γγ
400
Bs
300
100
0
Pf
P+γγ
500
200
14
Ps
Perlita
Bainita
Bf
Martensita
40
42
52
Ms
Mf
38
57
M+γ
(b)
(c)
(a)
100% martensita 50% perlita 100% bainita
50% bainita
Dureza Rockwell C
a) A 350°C la austenita se transforma
isotérmicamente en bainita; esta reacción
empieza a los 10 s y termina a los 500 s.
Por lo tanto, a los 104 s el 100% de la
probeta es bainita y no ocurre posterior
transformación, aunque posteriormente la
gráfica de enfriamiento pase por la zona
de transformación martensítica.
1000
Temperatura, °C
Las gráficas tiempo - temperatura
se estos tratamientos están trazados en la
figura adjunta. En todos los casos
consideramos un enfriamiento rápido
para prevenir cualquier transformación.
66
0,1
1
10
102 103
104
105
b) La transformación bainítica, a 250°C,
empieza después de 150 s, por este
Tiempo, segundos
motivo después de 100 s la probeta
mantiene el 100% de austenita. Al enfriar esta probeta a los 215°C la austenita empieza a
transformarse instantáneamente en martensita. Al llegar a la temperatura ambiente casi el 100%
de la microestructura es martensita.
c) En la transformación isotérmica a 650°C, la perlita empieza a formarse a los 7 s y después de
20 s aproximadamente el 50% de la probeta se ha transformado en perlita. El enfriamiento rápido
hasta 400°C está indicado por la línea vertical y durante este enfriamiento prácticamente no hay
136
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
transformación de la austenita, aunque se crucen las zonas de transformación perlítica y bainítica.
A 400°C empezamos a contar a partir del tiempo 0. Después de 1000 s a esta temperatura el
100% de la austenita que quedaba se transforma en bainita. Al templar a temperatura ambiente no
ocurre ningún cambio microestructural. Por este motivo la microestructura final a temperatura
ambiente consiste en 50% de perlita y 50% de bainita.
Solución al problema 7.6
1000
800
Temperatura, °C
a) Para obtener 100% de perlita gruesa se
deberá enfriar rápidamente a temperaturas entre
los 650°C y los 710°C. Tras mantener un
tiempo superior a los 200 s, se enfriará a
temperatura ambiente.
900
Austenita
A1
14
700
Ps
600
P+γγ
500
400
300
200
γ
B+γγ
Bs
Ms
Pf
(c)
(a)
Bf
Perlita
Bainita
38
40
42
52
Dureza Rockwell C
En todos los casos se iniciará con un
calentamiento a 750°C, donde la microestructura será 100% austenita.
57
M+γ
Mf
b) Tras la austenización, se realiza un
(b)
100
66
enfriamiento rápido a temperaturas entre los
Martensita
0
400°C y los 250°C que corresponden a
0,1
1
10
102
103
104
105
temperaturas de transformaciones bainíticas, el
Tiempo, segundos
tiempo correspondiente para obtener el 50% de
transformación a bainitas. Si tomamos una temperatura de 250°C la transformación a bainita
iniciará a los 150 s. Después de 15 minutos, o 900 s, se ha formado cerca del 50% de bainita,
permaneciendo todavía un 50% de austenita inestable. Es precisamente esta austenita inestable la
que se transforma a martensita al enfriar a temperatura ambiente. Con ello, la estructura final
obtenida será, de un 50% de bainita y un 50% de martensita.
Dureza Rockwell C
Temperatura, °C
c) Tras la austenización, deberá realizarse un enfriamiento rápido a temperaturas entre los 650°C
y los 710°C que corresponden a temperaturas de transformaciones a perlitas gruesas, según el
apartado a. Allí permanecerá hasta
1000
completar el 50% de transformación. Por
900
ejemplo, para 650°C alrededor de 50 s.
γ+α
Después enfriaremos rápidamente hasta
A3
800
A
1
temperaturas entre los 400°C y los 250°C,
Ps
700
Fs
según el apartado anterior, para obtener la
α
α + perlita
Pf
600
23
transformación bainítica. El tiempo
γ + α + perlita
γ+
500
30
correspondiente, a una temperatura de
ba
Bs
Bf
ini
t
a
250°C, para obtener el 75% de
400
39
Bainita
Ms
transformación, de los cuales sólo el 25%
300
49
Mf
γ + martensita
será a bainitas, es de unos 5000 s.
200
54
Finalmente se enfriará rápidamente hasta
Martensita
62
100
temperatura ambiente con lo que el resto
de la austenita inestable se transformará a
0
0,1
1
10
102 103
104
105
martensita. Con ello, la estructura final
obtenida será, de un 50% de perlita gruesa,
Tiempo, segundos
un 25% de bainita y un 25% de martensita.
137
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
Solución al problema 7.7
De la figura obtenemos una temperatura de austenización representada por la línea A3 de al
menos 760°C. La dureza deseada de 23 Rc, se obtiene mediante transformación del acero a
590°C, donde a 1 s se inicia la transformación a ferrita, Fs, a los 1.15 s se inicia la transformación
a perlita, Ps, y a los 5.5 s finaliza la transformación a perlita, Pf. Los tratamientos y
microestructuras obtenidas serán las siguientes:
1. Austenización a 760 + (30 a 55) = 790°C a 815°C y mantenimiento durante 1 hora. El acero
contiene en esta fase 100% de austenita.
2. Enfriamiento rápido a 590°C manteniendo al menos 5 segundos. Empieza formándose ferrita
primaria precipitada de la austenita inestable después de 1 s. Más tarde, a los 1.15 s, inicia la
transformación de perlita y la austenita se transforma completamente después de los 5.5
segundos.
3. Enfriamiento al aire hasta temperatura ambiente. La microestructura permanece como ferrita
primaria y perlita.
Solución al problema 7.8
1000
900
2. Tras un enfriamiento rápido a 700°C se
inicia la transformación a ferrita a los 20
s y a los 50 s el acero contiene solamente
ferrita y austenita inestable.
700
Temperatura, °C
3. Inmediatamente después de enfriar a
400°C, el acero sigue conteniendo
solamente ferrita y austenita inestable. La
bainita
inicia
su
transformación
transcurridos 3 s y después de 20 s, el
acero contiene ferrita, bainita y restos de
austenita inestable.
800
A1
γ+α
A3
Ps
Fs
Pf
600
500
Bs
400
Ms
300
Mf
γ+
α
α + perlita
23
γ + α + perlita
ba
ini
ta
30
Bf
39
Bainita
49
γ + martensita
200
54
Martensita
62
100
0
Dureza Rockwell C
1. Después de 1 hora de austenización a
800°C tendremos un 100% de austenita.
0,1
1
10
102
103
104
105
Tiempo, segundos
4. Después del enfriamiento rápido hasta temperatura ambiente, la austenita que queda atraviesa
las líneas Ms y Mf y se transforma a martensita. La microestructura final será ferrita, bainita y
martensita.
Solución al problema 7.9
En todos los casos se iniciará con un calentamiento a 815°C, donde la micro-estructura será
100% austenita.
a) Tal como se observa en la figura no hay transformación a ninguna estructura mientras se
encuentra a 250°C. Tras el temple final se obtendrá 100 de martensita.
b) A la temperatura de 650°C obtenemos la transformación parcial de austenita a cementita y
concluimos con una transformación alrededor del 25% de perlitas gruesas. Tras el enfriamiento
a 400°C iniciamos la transformación a bainita alrededor de los tres segundos y a los 25 s, sólo
se ha transformado el 50% de la estructura restante, aproximadamente el 38%, y finalmente, el
138
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
resto se transforma con el último temple a temperatura ambiente en martensita. Por lo tanto la
900
estructura final obtenida será de un 25% de
Austenita
cementita y perlita gruesa, con un 38% de
800
(e) A + C
bainitas superiores y el 38% restante de
700
martensita.
Temperatura, °C
c) Al enfriar a 350°C no tenemos ninguna
transformación
hasta
iniciar
la
transformación a bainitas intermedias a los
30 s, obteniendo una estructura de bainitas
intermedias que constituye el 50% a los 5
minutos. El resto se transforma a
martensita durante el temple hasta
temperatura ambiente.
600
A+P
500
A+B
Perlita
400
Bainita
A
300
50%
M (inicio)
(d) M (50%)
M (90%)
200
100
(b)
(c) (a)
0
0.1
1
10
102
103
104
105
106
d) A la temperatura de 675°C obtenemos la
T ie m p o , s e g u n d o s
transformación parcial de austenita a
cementita, tal como se describe en el diagrama de fases Fe-C y con la proporción de fases que
allí se indica. y concluimos con una transformación Esta cementita estable, precipitará en el
borde de grano de la austenita. Tras el temple hasta temperatura ambiente, esta austenita se
transforma en martensita, por lo que la estructura resultante será de martensita con cementita
que actuará de matriz dándonos una estructura de máxima fragilidad. Es posible que no toda la
cementita esté ubicada en los antiguos bordes de grano de la austenita al ser una
transformación rápida y posiblemente incompleta.
e) A la temperatura de 775°C, estamos entre las temperaturas de inicio y fin de transformación
eutectoide, por lo que obtenemos la transformación parcial de austenita a cementita es tal como
se describe en el diagrama de fases Fe-C y debido al tiempo de 8 minutos, con la proporción
de fases que allí se indica. Tras el enfriamiento rápido hasta temperatura ambiente, esta
austenita se transforma en martensita, por lo que la estructura resultante será de martensita con
cementita que actúa de matriz dándonos ahora sí una estructura de máxima fragilidad.
Solución al problema 7.10
800
Fs
Ps
600
Bs
Bs
500
Pf
Bf
Ms
400
1
s
0
ferrita
+
perlita
+
bainita
+
martensita
/s
/s
ferrita
+
ferrita
bainita
+
100
+
martensita
martensita
200
2°C/
300
10°C
Temperatura, °C
700
20°C
A los 50°C/s, la curva corta las
líneas de inicio de transformación
ferrítica, Fs, inicio de transformación
bainítica, Bs, y la línea de inicio de
transformación a martensita, Ms. La
estructura será, por lo tanto, una
900
100°C/s
De la figura adjunta, una
velocidad de enfriamiento de 8°C/s,
entre los 2°C/s y los 10 °C/s, cruza las
líneas de inicio de transformación
ferrítica, Fs, inicio de transformación
perlítica, Ps, y las líneas de inicio y fin
de transformación bainítica, Bs y Bf.
Por lo tanto, la estructura será una
mezcla de ferrita, perlita y bainita.
ferrita
+
perlita
10 50°C/s 102 8°C/s 103
ferrita
+
perlita
+
bainita
104
T ie m p o , s e g u n d o s
139
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
mezcla de ferrita, bainita y martensita. Es posible también que todavía queda una pequeña
cantidad de austenita retenida.
Solución al Problema 7.11
La construcción del diagrama no ofrece ninguna dificultad. Tan sólo deberá tenerse en
cuenta que la escala de abscisas es logarítmica respecto al tiempo. En la misma gráfica se indican
los distintos constituyentes, así como las líneas singulares de inicio y fin de transformación.
800
Austenita
A1
700
Temperatura °C
600
Ps
Perlita
Pf
500
400
300
200
Bainita
Ms
100
0
Bf
Bs
Mf
Martensita
1 2 4 8 15 30 1 2 4 8 15 30 1 2
Minutos
Segundos
4
8 15 30 60
Horas
Tiempo
Solución del problema 7.12.
1000
a) Martensita + Bainita inferior
Solución del problema 7.13.
a) La microestructura corresponderá,
según el diagrama TTT a:
50% de perlita fina + 50% de austenita
inestable
b) Cuando mantenemos un día a 250°C,
800
A1
700
γ+α
A3
Ps
Fs
500
γ+
Bs
400
Ms
300
Mf
23
γ + α + perlita
ba
ini
ta
Bf
30
(b)
39
Bainita
49
γ + martensita
200
54
Martensita
100
0
α
α + perlita
Pf
600
62
(a)
0,1
1
10
102
103
Tiempo, segundos
104
105
Dureza Rockwell C
b) Enfriar bruscamente hasta los 500
ºC y mantener al menos durante 8
segundos, después enfriar a temperatura
ambiente.
140
900
60 a 75 %
Temperatura, °C
25 a 40%
Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica
la estructura resultante será
50% de perlita fina + 50% de bainita
800
c) Cuando enfriamos rápidamente desde
los 250°C, obtendremos:
700
d) Si consideramos un enfriamiento desde
la región austenítica a 800°C, la
temperatura a la que se corta la nariz
perlítica resulta de 538°C, a los 0,6
segundos, con lo que la velocidad mínima
de enfriamiento será:
v=
Perlita gruesa
α + Fe3C
600
Temperatura, °C
50% de perlita fina + 50% de martensita
Austenita
727°C
Perlita fina
500
400
γ+
γ inest.
α+
a)
300
Bainita
Fe
3C
b)
Ms
200
M50
M90
100
∆T 800 − 538 °C
=
= 437 K / s
t
0,6 s
0
0,1
1
102
10
103
104
105
106
Tiempo, segundos
Solución del problema 7.14.
a) La microestructura será de un 100% de
martensita.
800
b) Tras mantener durante 3 horas a 350°C
tenemos una transformación completa de la
austenita a bainita del tipo inferior.
700
A+FA+F F+P
+P
600
Temperatura, °C
c) Tras mantener durante 2 horas y 45 minutos
a 550°C, la austenita no ha sufrido ninguna
transformación por lo que al enfriar hasta
los 400°C y mantener 200 segundos, se
transformará un 40% de la masa en bainita
del tipo superior, transformando el resto a
martensita en el último enfriamiento. Por
tanto, la transformación final será:
A
Temperatura eutectoide
A
500
A+B
400
B
300
M+A
M (50%)
M (90%)
200
40% bainita superior + 60% martensita
d) Al permanecer 17 minutos a 650°C, un 25%
de la austenita transforma a ferrita. El resto
iniciará de nuevo la transformación después
de permanecer otros 17 minutos a 400°C
donde el 60% de esta masa pasará a bainita
superior y el 40% restante a martensita, con
lo que la transformación final será:
50%
M (inicio)
a)
c) d)
b)
100
M
0
1
10
102
103
104
105
106
Tiempo, segundos
25% ferrita + 45% de bainita superior + 30% martensita
Solución del problema 7.14.
a) Al enfriar rápidamente a 650°C y mantener la temperatura durante 100 segundos, obtenemos
una transformación parcial a ferrita y perlita. La ferrita, que habría transformado toda la posible,
141
Cuestiones y ejercicos de Fundamentos de Ciencia de Materiales
50% ferrita + 12,5% perlita + 37,5%
martensita
900
Austenita
800
700
Temperatura, °C
vendrá expresada por el porcentaje de
carbono que al ser cercano al 0,4 % le
corresponderá aproximadamente al 50%, y
del resto, el 25% se transformará a perlita,
con el enfriamiento brusco posterior
logramos transformar a martensita toda la
austenita que no se había transformado
previamente,
por
tanto
tendremos
finalmente:
a)
Ferrita
Perlita
600
500
400
300
200
b)
Bainita
Ms
50%
90%
100
0.37% C
0,72% Mn
1,05% Cr
0,22% Mo
b) Al enfriar rápidamente a 400°C y
Martensita
0
mantener igualmente 100 segundos,
0,1 1
10 102 103 104
105 106
obtenemos una transformación a bainita de
Tiempo, segundos
aproximadamente el 75%. El resto de
austenita se transformará también a martensita con el nuevo enfriamiento brusco, por lo que
tendremos:
75% bainita + 25% martensita
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