Unidad7 ENDURECIMIENTO POR ALEACION. ALEACIONES CON TRANFORMACION MARTENSITICA

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1 Unidad7 ENDURECIMIENTO POR ALEACION. ALEACIONES CON TRANFORMACION MARTENSITICA 1 PRESENTACION En este capítulo se analiza lo que resulta como procedimiento de endurecimiento cuando aleaciones y composiciones, capaces de sufrir una transformación eutectoide, se enfrían con velocidades de enfriamiento calificadas como irreversibles desde la observación termodinámica. Las transformaciones bainíticas y martensíticas suceden por aplicación de velocidades altas de enfriamiento a aleaciones de metales alotrópicos, hierro, cobalto, titanio, etc. En las transformaciones perlíticas reversibles, se atiende especialmente a la influencia que las dimensiones relativas, estudiadas en la unidad anterior, de las placas componentes del eutectoide, tienen sobre las características resistentes. En las transformaciones bainíticas, se analizan las texturas de perlitas finísimas, bainitas, que se alcanzan por tratamientos isotérmicos o de media velocidad de enfriamiento, y como estas condicionan las características resistentes. La importancia de estas transformaciones estriba tanto desde el punto de vista pintoresco del comportamiento de las aleaciones, por los fenómenos tan sorprendentes que operan, como por la enorme mejora en las características resistentes de las aleaciones que disponen de esas transformaciones. Estas transformaciones martensíticas y bainíticas tienen un enorme campo de aplicaciones en maquinaria en general y también en otras aplicaciones. Las aleaciones con memoria de forma muestran sus peculiaridades precisamente en base a las transformaciones martensíticas. El campo de aplicación de estas transformaciones es amplísimo, tanto por las aleaciones que pueden adoptar estas características mecánicas especiales como por el vasto campo que FCM 7 / 85

2 Cuaderno de Laboratorio - Fundamentos de Ciencia de Materiales encuentran en las aplicaciones de ingeniería: ejes, rodamientos, cigüeñales, engranajes, etc., son un pequeño ejemplo de las aplicaciones de estas transformaciones. La maquinaria en general se halla llena de ejemplos de estos materiales con tratamientos basados en la alotropía de los metales base. La aplicación más genérica de la transformación martensítica es la del acero. En éste, la fase de equilibrio de alta temperatura, la austenita de estructura c.c.c., evoluciona a una fase de equilibrio metaestable de baja temperatura, martensita de estructura tetragonal centrada en cuerpo. Debido a que la fase martensítica es metaestable, ésta se forma únicamente tras un enfriamiento muy rápido. Sin embargo, en otras transformaciones martensíticas la fase de baja temperatura es en sí mismo una fase de equilibrio, estable. La transformación de fase ocurre por el modo martensítico, de crecimiento rápido, pero incluso a muy bajas velocidades de enfriamiento. Este es el caso de aleaciones como las Au-Cd e In-Tl. Por último se analiza su proceso de regeneración, el revenido, que permiten controlar de forma contínua las características de la martensita tendiendo a mejorar sus características dinámicas, muy débiles en las martensita, aunque sea necesario ceder algún grado en sus altas características estáticas. El campo de aplicación es el mismo que se comentó para la transformación martensítica, es decir, las aleaciones con composiciones de transformación eutectoide, Fe-C, In-Tl, Fe-Ni. Y su importancia estriba en la aplicación de la transformación martensítica en las mismas, transformación que permite alcanzar las máximas cotas de endurecimiento, pero que requiere la aplicación de procesos de dulcificación para conseguir su aplicación óptima EXPERIENCIAS SOBRE LAS TRANSFORMACIONES PERLITICAS, BAINITICAS Y MARTENSITICAS EXPERIENCIA SOBRE LA TRANFORMACION PERLÍTICA Y BAINITICA Objetivo de la experiencia Determinar las variables que influyen en la transformación de los aceros. Conocer los fundamentos de las transformaciones a velocidades elevadas en estructuras perlíticas y bainíticas Materiales empleados Descripción del proceso y equipos FCM 7 / 86

3 Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica Dibuja el aspecto de las microestructuras de los diferentes materiales observados. 2.2 DETERMINACION DE LA TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS Objetivo de la experiencia Conocer los fundamentos del ensayo Jominy para la determinación de la templabilidad de los aceros Materiales empleados Describe el proceso de ensayo, equipos utilizados y probetas empleadas Dibuja el esquema de las diferentes estructuras observadas a lo largo de la probeta Jominy. FCM 7 / 87

4 Cuaderno de Laboratorio - Fundamentos de Ciencia de Materiales 3 SOBRE LOS PROCESOS DE REGENERACION DE LA MARTENSITA IRREVERSIBLE. EL REVENIDO Las martensitas son irreversibles en su transformación a austenita, cuando se eleva su temperatura. Esto significa que antes de alcanzar las temperaturas de austenización del correspondiente diagrama de equilibrio se forman otras estructuras que son estables a temperaturas intermedias. En el caso de aleaciones como el acero, Fe-C, cuyos procesos de formación de estructuras intermedias, denominadas revenidos de la martensita son de vital importancia para las aplicaciones en las que se usa la transformación martensítica. La importancia del revenido se fundamenta en que permite elevar la plasticidad y resiliencia, características que han quedado muy mermadas en la martensita del acero. A través de las próximas experiencias analizamos las variables del revenido y de otros procesos como recocido y normalizado que completan el abanico de procesos de reversibilidad. 3.1 EXPERIENCIA SOBRE EL REVENIDO Objetivo de la experiencia Analizar las variables que influyen en las transformaciones de la martensita de los aceros durante el proceso de revenido. Tipo y finalidad de este tratamiento Material Descripción del proceso, probetas y equipos FCM 7 / 88

5 Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica Dibuja el aspecto de la microestructura del material tras los diferentes procesos de tratamiento Resultados de dureza obtenidos 4 CUESTIONES PROPUESTAS POR LAS EXPERIENCIAS 1. Define el concepto de velocidad crítica de temple, V e, de qué depende? 2. Qué ventajas presenta el temple en aceite frente al temple en agua? 3. Indica la correlación que expresa el efecto relativo del tiempo y temperatura de revenido sobre la pérdida de dureza del material templado. Cual de ámbos parámetros es más importante? 4. Qué fases aparecen tras un revenido a alta temperatura? 5. Cómo justificarías que el revenido produzca un incremento de dureza en el material? 6. Justifica la necesidad del revenido tras el tratamiento de temple que proporciona la transformación martensítica. 7. Identifica, a la vista de los indicadores resistentes, el posible tratamiento térmico, recocido, temple y/o revenido, suministrado al material: FCM 7 / 89

6 Cuaderno de Laboratorio - Fundamentos de Ciencia de Materiales TRATAMIENTO CARGA DE ROTURA (MPa) LIMITE ELASTICO (MPa) ALARGAMIENTO (%) Dibuja un croquis de la microestructura prevista en los tres tratamientos anteriores, cuando se trata de un acero hipoeutectoide. 9. Cómo evoluciona la dureza de la aleación durante el revenido? 10. Cuál es la evolución de la microestructura durante el revenido? FCM 7 / 90

7 Unidad 7 - Endurecimiento por aleación. Aleaciones con transformación martensítica ALUMNO APELLIDOS: GRUPO DE PRÁCTICAS: NOMBRE: FECHA DE ENTREGA: RESPUESTAS DE LAS CUESTIONES A RESOLVER FCM 7 / 91