cap7 austenita en aceros

Estructura y Propiedades de las Aleaciones-Facultad de Ingeniera-UNLP Captulo 7: Austenita en aceros

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Captulo 7: Austenita en aceros

La formacin de la austenita y el control del tamao de grano austentico son aspectos

vitales en muchos de los tratamientos trmicos de recocido y endurecimiento. El comportamiento de la transformacin de la austenita y las propiedades mecnicas de las microestructuras formadas desde la austenita estn influenciadas por el tamao de grano austentico. Este captulo discute la formacin de la austenita a partir de varios tipos de microestructuras y muestra como el tamao de grano austentico puede revelarse en varias de las estructuras transformadas. Finalmente, se describir el control del tamao de grano austentico mediante dispersin de partculas y laminacin en caliente.

La austenita y las propiedades mecnicas

La austenita en aceros al carbono, aunque es estable slo a temperaturas por encima de

Ae1, influye fuertemente en la transformacin y el comportamiento a la deformacin de los aceros trmicamente tratados. Con respecto a la transformacin, los lmites de grano de la austenita son sitios preferenciales para la nucleacin de las fases proeutectoides y de la perlita. Por lo tanto, si el tamao de grano austentico en un acero es grueso, estarn disponibles pocos sitios para la nucleacin y se retardar la transformacin controlada por difusin de la austenita. El tamao de grano austentico tambin afecta la cintica de la transformacin martenstica por su efecto sobre la temperatura Ms. En las aleaciones Fe-Ni y Fe-Ni-C la disminucin del tamao de grano austentico, baja significativamente la Ms. Este ltimo resultado se atribuye a la alta resistencia mecnica de la austenita de grano fino la cual a su vez aumenta la resistencia al corte para la transformacin austenita-martensita. En aceros al carbono pueden ocurrir efectos similares con el tamao de grano sobre Ms.

La nucleacin y el crecimiento preferencial de las fases proeutectoides y de la perlita en los lmites de grano de la austenita establecen una relacin directa entre el tamao de grano de la austenita y el tamao de grano de los productos de transformacin. A menor tamao de grano de la austenita, menor ser el tamao de grano de los productos ferrita-cementita. En aceros de bajo carbono normalizados o recocidos, donde la microestructura es predominantemente ferrtica, no slo la resistencia mecnica sino tambin la tenacidad del acero aumentan con la disminucin del tamao de grano. En el captulo 6 se dieron ecuaciones que mostraban el efecto del tamao de grano ferrtico sobre las propiedades de los aceros ferrticos. Por lo tanto, la reduccin del tamao de grano austentico en aceros de bajo carbono ofrece la posibilidad de una mejora significativa en las propiedades de las microestructuras ferrticas y juega un rol muy importante en los aceros de baja aleacin y alta resistencia (HSLA, high-strength, low-alloy) que se discutirn luego en este captulo.

En los aceros templables, se prefiere la formacin de la martensita a partir de una austenita con tamao de grano pequeo a causa de las mejores propiedades mecnicas que se obtienen. En el captulo 8 se describir el efecto de la disminucin del tamao de grano austentico en el aumento de la tensin de fluencia de la martensita en lminas de bajo carbono durante el anlisis de la dureza de la misma. La martensita en lminas es nica en cuanto que sus unidades se forman en disposiciones paralelas llamadas paquetes los cuales subdividen los granos originales de la austenita. Cada paquete es efectivamente un grano porque la mayora de las lminas tienen la misma orientacin. La Fig. 7.1 muestra que el tamao del paquete est directamente relacionado al tamao del grano austentico y ayuda a explicar porqu la resistencia mecnica de la martensita en lminas puede relacionarse tanto con el tamao de grano de la austenita o con el tamao del paquete.


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Figura 7. 1- Relacin entre el tamao de grano de la austenita con el tamao de los paquetes de martensita. Los datos de Roberts son de aleaciones Fe-Mn y los otros de aleaciones Fe-0.2C.

La tenacidad al impacto de aceros endurecidos determinada por el ensayo de impacto

Charpy, mejora con la disminucin del tamao de grano austentico. Las razones para este efecto del tamao de grano austentico son complejas y pueden en parte relacionarse con la segregacin de tomos de impurezas hacia los lmites de grano de la austenita durante el austenizado. En aceros austenizados a altas temperaturas y, por lo tanto, con tamao de grano austentico grueso, la fractura en las probetas de impacto Charpy frecuentemente ocurre a lo largo de los lmites de grano de la austenita primaria. Esta fractura intergranular es bastante frgil y frecuentemente refleja el efecto de la segregacin en los lmites de grano. Mediante tcnicas analticas, tales como espectroscopa de electrones Auger, se verific la presencia de elementos como el fsforo en capas muy finas sobre la superficie de fractura de los lmites de grano en aceros templados y revenidos. Puesto que el revenido en ciertos rangos de temperatura agrava la fractura intergranular se dar una discusin ms completa de los mecanismos de fragilizacin en aceros endurecibles en el captulo 10.

Sin embargo, cuando la tenacidad de los aceros martensticos se evala a travs de la propagacin de una fisura aguda en una probeta prefisurada por fatiga, una tcnica de ensayo llamada tenacidad a la fractura, las probetas con grano grueso muestran una mayor tenacidad a la fractura que las de grano fino. Esta aparente anomala se resuelve entendiendo las diferencias entre la tenacidad a la fractura y la tenacidad al impacto del ensayo Charpy y su relacin con la microestructura del acero endurecido. La probabilidad de que la prefisura usada para el ensayo de tenacidad a la fractura est lejos de los lmites de grano y dentro de la martensita o de la austenita retenida de un acero templado, es mayor para las probetas de grano grueso que para las de grano fino. Por lo tanto, en las probetas de tamao de grano grueso el efecto perjudicial de la fragilizacin de los lmites de grano son inicialmente minimizados cuando la fisura comienza a propagarse mientras que los efectos benficos de la matriz por la homogeneizacin, la austenita retenida y la solubilizacin de partculas de segundas fases debido a las altas temperaturas de austenizacin, se ven realzadas. Sin embargo, en una probeta de impacto Charpy la gran extensin del campo de tensiones en la cabeza de la entalla causa inmediatamente que la tensin se aplique en los lmites de grano frgiles y, an durante el ensayo de tenacidad a la fractura, la fisura que se propaga rpidamente encuentra y sigue los lmites de grano. La mejor prctica metalrgica y de tratamiento trmico es evitar el


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austenizado a altas temperaturas que produce un grano grueso y es el encargado de la alta susceptibilidad a la fractura intergranular de aceros endurecidos.

Formacin de la austenita

La manera en la cual se forma la austenita en un dado acero depende mucho de la

microestructura presente previa al calentamiento para austenizado. Esta seccin describe la formacin de la austenita desde una microestructura consistente en perlita, ferrita, cementita esferoidizada y martensita.

La Fig. 7.2 muestra el desarrollo de la austenita en la microestructura perltica de un acero eutectoide. Una serie de probetas fueron calentadas en el campo austentico, mantenidas por el tiempo mostrado y templadas. Las reas donde se form la austenita son visibles como manchas blancas dentro de la estructura perltica laminar. La austenita transforma a martensita durante el temple pero la diferencia de ataque entre la martensita y la perlita preexistente permite delinear claramente la extensin de la austenita formada. Adems del crecimiento gradual de la austenita, la Fig. 7.2 muestra que no toda la cementita se disuelve cuando la austenita crece dentro de la perlita. Algo de cementita persiste en forma de partculas esferoidizadas (pequeas manchas oscuras dentro de las reas blancas) y slo se disuelven con el mantenimiento a temperatura por largos perodos de tiempo.

Cuando la cantidad de austenita formada en la Fig. 7.2 se representa en funcin del tiempo de austenizado, resulta la curva de la Fig. 7.3. La formacin de austenita requiere de un periodo o tiempo de incubacin para la formacin del primer ncleo y luego procede a mayores velocidades a medida que ms ncleos se desarrollan y crecen. La dependencia con el tiempo se debe a la difusin del carbono requerida para producir una austenita conteniendo 0.8% C desde la ferrita de bajo carbono (0.02% C) y la cementita de alto carbono (6.67% C) de la perlita. A altas temperaturas, la velocidad de difusin aumenta y la austenita se forma ms rpido. La Fig. 7.4 muestra la aceleracin de la formacin de la austenita en un acero perltico con 0.8% C cuando la temperatura aument desde 730 a 751C.

En las microestructuras consistentes inicialmente en ferrita y partculas de cementita esferoidizada, la austenita se forma primero en la interfase entre los carburos y la ferrita. La ferrita y la cementita, por lo tanto, se combinan para formar austenita, exactamente la reaccin inversa que forma la perlita (ver ecuacin 2.1). La Fig. 7.5 muestra el desarrollo de la austenita en partculas de carburo en un acero de bajo carbono esferoidizado. Las partculas de cementita son rpidamente envueltas por la austenita y la subsiguiente formacin de austenita depende de la difusin del carbono a travs de la misma a medida que los carburos se disuelven. La Fig. 7.6 muestra que este ltimo proceso conduce a una formacin ms lenta de la austenita comparada a la de un acero perltico (ver Fig. 7.3) donde la distancia entre las lminas de ferrita y cementita es menor lo que reduce la distancia que debe difundir el carbono para la formacin de la austenita.

La Fig. 7.7 muestra esquemticamente los sitios de nucleacin preferidos para la formacin de la austenita en tres microestructuras diferentes. En microestructuras ferrticas, la nucleacin de la austenita ocurre principalmente en los lmites de grano de la ferrita. En microestructuras esferoidizadas, la austenita nuclea en las partculas de cementita asociadas con los lmites de grano de la ferrita. En la perlita, la austenita nuclea fundamentalmente en la interseccin de las colonias perlticas pero tambin en las interfaces ferrita-cementita dentro de una colonia.


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Figura 7. 2- Formacin de la austenita (manchas blancas) en la perlita en funcin del tiempo. Micrografas pticas.

Figura 7. 3- Porcentaje en volumen de la austenita formada desde la perlita en un acero eutectoide en funcin del tiempo a una temperatura de austenizacin constante.

La formacin de austenita en microestructuras martensticas de aceros al carbono

produce dos tipos de morfologas de cristales de austenita. Una morfologa es equiaxiada y tiende a formarse en los lmites de grano previos de la austenita. La Fig. 7.8(a) muestra un ejemplo de granos de austenita equiaxiados formados en un acero 4340 martenstico calentado a 715C. El componente oscuro de la microestructura en la Fig. 7.8(a) es una fina martensita revenida cuya estructura se muestra en la Fig. 7.8(b). La otra morfologa de la austenita es acicular y se forma por nucleacin entre lminas de martensita. En aceros al carbono martensticos, los cuales son fcilmente revenidos an durante el calentamiento a la temperatura de austenizado, el mecanismo de formacin de la austenita parece estar controlado por difusin y asociado a finas partculas de carburo. Sin embargo, en aceros al carbono con alto contenido de Ni, se sugiri que las lminas de austenita pueden formarse por procesos de corte similares a los que se describirn ms abajo para las aleaciones Fe-Ni. A cualquier velocidad, la formacin de austenita desde martensita o martensita revenida es extremadamente rpida. En un estudio de un acero AISI 4340, la austenita se form en menos


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de 2 seg a temperaturas entre 790 y 870C por un rpido calentamiento de muestras delgadas en un bao de Pb. La martensita que se form desde esta austenita es ms dura que la obtenida normalmente, siendo esto una indicacin que la rpida formacin de la austenita introduce imperfecciones que posteriormente afectan la resistencia mecnica de la martensita. La mayor dureza que la normal que puede observarse despus del austenizado a alta velocidad y corto tiempo se llama superdureza.

Figura 7. 4- Efecto de la temperatura de austenizacin en la velocidad de formacin de la austenita desde la perlita en un acero eutectoide.

Figura 7. 5- Formacin de la austenita alrededor de partculas de cementita en un acero esferoidizado.


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Figura 7. 6- Formacin de la austenita desde una microestructura esferoidizada gruesa en funcin del tiempo.

Figura 7. 7- Sitios de nucleacin para la formacin de la austenita en microestructuras de (a) ferrita, (b) esferoidito y (c) perlita.

En las aleaciones Fe-Ni, la formacin de austenita desde martensita est claramente

acompaada por un mecanismo martenstico o de corte. La Fig. 7.9(a) muestra el sombreado de los relieves superficiales cuando muchas placas de austenita se forman desde una gran placa de martensita calentada a 340C. Cuando los relieves superficiales fueron pulidos las placas de austenita se revelaron por ataque (ver Fig. 7.9b). La Fig. 7.10 presenta dos micrografas de microscopa electrnica de transmisin de la misma rea en una aleacin de Fe-33Ni, una tomada antes y otra despus de la transformacin de martensita a austenita. La Fig. 7.10(a) muestra una porcin de una placa de martensita con muy finas maclas y austenita retenida adyacente. El crculo muestra el rea desde la cual fue tomado el patrn de difraccin para confirmar la presencia de austenita y martensita. Cuando la martensita se calienta, se forma austenita (ver Fig. 7.10b). La nueva austenita se caracteriza por una alta densidad de dislocaciones entrecruzadas las cuales aumentan substancialmente la resistencia mecnica de la austenita formada por corte en relacin a la austenita recocida y provee la energa de deformacin necesaria para la recristalizacin de la austenita durante el recocido.

La transformacin por corte de la austenita desde la martensita en las aleaciones Fe-Ni ocurre an a muy bajas velocidades de calentamiento en ausencia de carbono. Sin embargo, en aleaciones Fe-Ni-C (22 a 32% Ni, 0.004 a 0.6% C) la transformacin por corte ocurre slo a muy altas velocidades de calentamiento y es reemplazada por la formacin de la austenita controlada por difusin a menores velocidades de calentamiento. Este ltimo tipo de formacin de la austenita se asocia a una morfologa equiaxiada, densidad de dislocaciones relativamente baja y ausencia de relieve de la superficie y es probablemente caracterstica de la formacin de austenita equiaxiada desde la martensita en aceros al carbono.


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Figura 7. 8- (a) Formacin de granos de austenita equiaxiada (blanco) en una martensita revenida del acero endurecido 4340 calentado rpidamente a 715C, mantenido por 6 s y templado en aceite. Micrografa ptica. (b) Martensita revenida en la misma muestra. Granos muy pequeos de ferrita equiaxiada con carburos esferoidizados. Micrografa electrnica de transmisin.

Figura 7. 9- (a) Relieve de la superficie producida por la formacin de placas de martensita en una aleacin Fe-32Ni calentada a 340C. (b) Misma rea luego de pulido y revelado. Ambas micrografas pticas.


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Figura 7. 10- (a) Porcin de una placa de martensita con finas maclas de transformacin y austenita retenida adyacente en una aleacin Fe-33Ni. (b) Misma rea luego de la transformacin de la martensita a la austenita. Ambas micrografas electrnicas de transmisin.

Tamao de grano austentico

El tamao de grano austentico se denomina usualmente en trminos de la designacin

de ASTM como nmero de tamao de grano (n) que se obtiene de la expresin 2(n-1) la cual da el nmero de granos por pulgada cuadrada en una microestructura examinada a una magnificacin de 100x. La Fig. 7.11 muestra tamaos de grano de austenita primaria desde ASTM No. 1 a ASTM No. 9 en un acero de medio carbono endurecido. En esta serie de micrografas los granos de austenita se revelaron gracias a los diferentes ataques en el revelado asociados con a las varias orientaciones de la martensita en los distintos granos de austenita.

Sin embargo, frecuentemente el tamao de grano austentico es difcil de revelar especialmente en aceros templados y revenidos y deben usarse ataques o tratamientos trmicos especiales. Por ejemplo, la Fig. 7.12 muestra la microestructura de una aleacin Fe-1.22C templada y atacada para mostrar los lmites de los granos de la austenita (a) y las placas de la martensita (b). Los lmites de grano de la austenita fueron revelados por el ataque de la probeta no revenida en una solucin en ebullicin de 25 g NaOH, 2 g cido pcrico y 100 ml H2O por 15 min, seguido por un ligero ataque con nital. Cuando se utiliz solo nital para atacar la probeta, como en la Fig. 7.12(b), los lmites de grano de la austenita no son muy visibles. En la Fig. 7.13 se muestran micrografas similares para una aleacin martenstica de Fe-0.2C. En este caso, los lmites de grano de la austenita previa fueron revelados despus del revenido mediante el ataque en una solucin de 80 ml H2O, 28 ml cido oxlico (10%) y 4 ml H2O2 y la martensita fue mejor revelada por un ataque con nital 2%. La efectividad de muchos ataques especiales usados para revelar los lmites de grano de la austenita pueden deberse a la segregacin de tomos de impurezas en los mismos durante el austenizado o el revenido.


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Figura 7. 11- Microestructuras martensticas con tamaos de grano de la austenita previa. (a) ASTM No. 1; (b) ASTM No. 3; (c) ASTM No. 5; (d) ASTM No. 7; (e) ASTM No. 9. Estas microestructuras se prepararon con un leve revenido y se revelaron en una solucin cida de cido hidroclorhdrico-cido pcrico en alcohol.

Las distintas tcnicas disponibles para revelar el tamao de grano austentico, incluyendo las tcnicas de ataque especiales, fueron revisadas por Millsop. La Tabla 7.1, tomada de ese trabajo, lista varios mtodos, los aceros o las estructuras que mejor responden a cada tcnica y algunas de las limitaciones. El ensayo McQuaid-Ehn, basado en la cementacin por 8 h a 925C y un lento enfriamiento para permitir que una red de cementita proeutectoide marque los lmites de grano, a veces resulta en un crecimiento del tamao original de grano de la austenita. Los mtodos de oxidacin y vacuum grooving se basan en la oxidacin y evaporacin preferencial de los lmites de grano de la austenita, respectivamente. El lento enfriamiento para revelar el lmite de grano por la formacin de una red de ferrita o de cementita proeutectoides es muy efectivo siempre que el contenido de carbono en el acero no sea demasiado bajo. En este ltimo caso, se forma demasiada ferrita y se pierde el efecto de delinear con una delgada red.

Una tabla til para interrelacionar entre nmero de tamao de grano ASTM y otras medidas de tamao de grano se incluye en la norma ASTM E 112 y en la Tabla 7.2. Frecuentemente el tamao de grano se mide por la tcnica de interseccin y la Tabla 7.2 posibilita la conversin de tamaos de interseccin a nmero de tamao ASTM.


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Figura 7. 12- Microestructura de la aleacin Fe-1.22% C austenizada a 890C por 2 min y templada en agua. (a) Revelado para mostrar los bordes de grano de la austenita. (b) Revelado para mostrar la martensita.

Figura 7. 13- Microestructura de la aleacin Fe-0.2% C templada para formar martensita. (a) Revelado para mostrar los bordes de grano de la austenita. (b) Revelado para mostrar la microestructura de la martensita en lminas.

Tabla 7. 1- Mtodos para revelado del tamao de grano austentico.


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Control del tamao de grano austentico En los aceros se puede aumentar o afinar el tamao de grano. Los aceros de grano fino

son desoxidados con aluminio y contienen finas partculas de nitruros de aluminio que restringen el crecimiento del tamao de grano de la austenita. Los aceros de grano grueso son generalmente desoxidados con Si, una prctica en la cual no se produce una dispersin de finas partculas que inhiban el crecimiento de grano. Dos tipos de crecimiento de grano austentico pueden ocurrir en estos aceros. La Fig. 7.14 muestra que en los aceros de grano grueso, los granos crecen gradualmente con el aumento de la temperatura de austenizado, pero en los aceros de grano fino no se observa un crecimiento de grano hasta que se alcanzan altas temperaturas de austenizado. Cuando finalmente ocurre el crecimiento en los aceros de grano fino, ste es muy rpido. La temperatura a la cual se produce el rpido crecimiento se llama temperatura de crecimiento de grano. A veces este abrupto crecimiento se llama crecimiento discontinuo de grano o recristalizacin secundaria. Este ltimo trmino se usa a causa de que la cintica de crecimiento discontinuo del grano es muy similar a la recristalizacin, la cual tiene un lento inicio o etapa de incubacin, una segunda etapa ms rpida y finalmente otra etapa lenta.

En muchos tratamientos de terminado, la temperatura de austenizado nunca excede los 980C. Por lo tanto, los aceros con grano fino retienen un tamao de grano austentico fino, pero la austenita en aceros de grano grueso puede crecer significativamente, especialmente durante los tratamientos de cementacin que se realizan frecuentemente por muchas horas a 930-955C. La Fig. 7.15 muestra un ejemplo de una gran diferencia de tamao de grano cuando se cementaron aceros con diferentes comportamientos de crecimiento.

El reconocimiento de dos tipos diferentes de comportamiento de crecimiento de grano austentico condujo al uso casi universal de prcticas para la produccin de aceros que generan aceros de grano fino para tratamientos trmicos crticos. El mecanismo de control de crecimiento se basa en el hecho de que el aluminio no se combina con el oxgeno durante la desoxidacin, se combina con el nitrgeno y forma una dispersin de finas partculas de nitruros de aluminio. stas anclan los lmites de grano de la austenita y, por lo tanto, inhiben el crecimiento. Sin embargo, con el aumento de la temperatura las partculas de nitruro de aluminio coalecen o se disuelven y ocurre un rpido crecimiento de grano cuando la distribucin de partculas comienza a ser demasiado gruesa para restringir efectivamente el crecimiento de grano.

La Fig. 7.16 muestra el efecto del contenido de aluminio sobre la temperatura de crecimiento en un acero sin alear. Los contenidos de aluminio por encima de 0.08% aumentan la temperatura de crecimiento, pero mayores contenidos causan un ligero descenso en la misma. La reaccin Al + N = AlN es reversible y a altas temperaturas algunas partculas de AlN vuelven a la solucin para permitir el crecimiento de grano, especialmente en aceros con bajo contenido de aluminio. La Fig. 7.17 muestra la solubilidad del nitruro de aluminio en aceros con tres contenidos diferentes de Al. Las temperaturas de crecimiento de grano (flechas) se indican sobre las curvas. A altos contenidos de Al el crecimiento de grano precede a la disolucin de los nitruros de aluminio y, por lo tanto, la menor temperatura de crecimiento a altos contenidos de aluminio se cree que se debe al crecimiento de las partculas producido durante la solidificacin y el trabajado en caliente ms que al crecimiento y/o disolucin de las partculas de nitruro de Al durante el austenizado.

El tamao de grano austentico puede controlarse por otros elementos distintos al aluminio. En particular, los metales de transicin tales como el Ti, V y Nb que son fuertes formadores de carburos y nitruros, se comportan de manera similar al Al con respecto a la formacin de una dispersin de partculas que inhiben el crecimiento de grano de la austenita. La Fig. 7.18 muestra los productos de solubilidad para el nitruro de aluminio y nitruros y


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carburos de varios metales de transicin en la austenita en funcin de la temperatura. El comportamiento de los compuestos de Ti, Nb y V es similar al de los nitruros de Al: la solubilidad en la austenita decrece con la disminucin de la temperatura. As, la precipitacin de los carburos o nitruros de los aleantes ocurrir a bajas temperaturas de austenizado si los elementos aleantes estn presentes en cantidades suficientes

Tabla 7. 2- Relaciones de tamao de micrograno.


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Figura 7. 14- Tamao de grano austentico en funcin de la temperatura de austenizado para aceros de grano grueso y grano fino. Ocurre un rpido crecimiento discontinuo de grano a la temperatura de crecimiento de grano en aceros de grano fino.

Figura 7. 15- Comparacin del tamao de grano austentico en (a) acero de grano grueso SAE 1015 y (b) acero de grano fino en SAE 4615 luego del cementado. Micrografas pticas.

Figura 7. 16- Efecto del contenido de aluminio en los aceros sobre la temperatura de crecimiento de grano en la austenita.


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Figura 7. 17- Cambio en el porcentaje en volumen de AlN en funcin de la temperatura en aceros sin alear con 0.01% nitrgeno y aluminio como se muestra en la figura. Las temperaturas de crecimiento de grano estn marcadas con flechas.

Pequeas cantidades, frecuentemente menores que 0.05% de Nb, V y Ti se usan en los

aceros de alta resistencia y baja aleacin (HSLA). La baja adicin de elementos aleantes condujo a la descripcin de los aceros HSLA como aceros microaleados. Los aceros HSLA tienen bajo contenido de carbono y, por lo tanto, tienen una estructura mayoritariamente ferrtica. Sin embargo, el muy fino tamao de grano ferrtico junto con la precipitacin de partculas de carbonitruros de aleantes aumentan la resistencia mecnica de los aceros HSLA muy por encima de la de los aceros sin alear. Los aceros sin alear con microestructuras ferrtico-perltica usualmente tienen una tensin de fluencia del orden de 30 ksi (207 MPa) mientras que los aceros HSLA pueden tener una tensin de fluencia en el rango desde 50 a 80 ksi (345 MPa a 550 MPa).

El tamao de grano muy fino de la ferrita en los aceros HSLA se obtiene a travs del control del tamao de grano de la austenita por la interaccin de los carbonitruros precipitados y la laminacin en caliente. La Fig. 7.19 muestra esquemticamente el efecto del procesado y la temperatura sobre el tamao de grano de la austenita y de la ferrita que se desarrollan en los aceros microaleados. A altas temperaturas de trabajado en caliente, donde las secciones gruesas primero se reducen en tamao y se requiere un mximo de trabajabilidad, los carburos, nitruros y/o carbonitruros aleados estn en solucin como sera de esperar de la Fig. 7.18. El tamao de grano austentico es bastante grueso en esta etapa del procesado. Sin el efecto restrictivo de las finas partculas, la recristalizacin y el crecimiento de grano ocurriran casi simultneamente con la deformacin en esta etapa del trabajado en caliente. Sin embargo, si se realiza una laminacin final justo por encima o casi a la temperatura Ar3, precipitan finos carbonitruros aleados desde la austenita a causa de la disminucin de la solubilidad a bajas temperaturas de austenizado (ver Fig. 7.18). Las finas partculas previenen el crecimiento de grano e incluso la recristalizacin, el retardo depende de la concentracin de los aleantes, de la cantidad de deformacin y de las temperaturas de laminacin. En un caso extremo, los granos de austenita comienzan a deformarse y alargarse en gran medida como muestra la Fig. 8.19. Durante el enfriamiento por debajo de Ar3 y a travs de Ar1, los granos de ferrita se forman en los lmites de grano muy cercanos de la austenita no recristalizada. Como resultado se produce un tamao de grano muy fino en la ferrita dando una alta resistencia mecnica y tenacidad en los aceros HSLA.


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. Figura 7. 18- Productos de solubilidad de varios nitruros y carburos en la austenita. La ordenada en (a) es composicin en porcentaje atmico y en (b) porcentaje en peso.

Figura 7. 19- Esquema temperatura-tiempo-procesado para el desarrollo de granos muy finos de ferrita de la estructura de los aceros HSLA.

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