Diagramas de transformación isotérmica Debido a que las fases que pueden formarse a través de enfriamiento fuera de equilibrio pueden ser alternativamente útiles o dañinas para el uso que se dara a la pieza, se hace indispensable conocer cómo y cuándo podrán formarse, con la finalidad de controlar su presencia en el material. Existen fundamentalmente dos tipos de diagramas que reportan las transformaciones de la fase que ocurren fuera de equilibrio: los diagramas T-T-T (temperatura-tiempotransformación) y los diagramas EC (enfriamiento Continuo) Se denomina curva TTT al diagrama que relaciona el tiempo y la temperatura requeridos para una transformación isotérmica. Isotérmica significa la misma temperatura constante. El segundo tipo de diagramas de transformación fuera de equilibrio es el correspondiente a los de Enfriamiento continuo, cuyo aspecto e interpretación corresponde en mucho con los diagramas TTT La diferencia visible entre un tipo de diagrama y otro es que en los de Enfriamiento Continuo las curvas están ligeramente desplazadas hacia la derecha, lo que se debe a la mayor lentitud de los procesos cinéticos de descomposición de la Austenita, aún cuando esta diferencia suele ser despreciada a nivel práctico. Los diagramas TTT son gráficas que representan la temperatura frente al tiempo (normalmente en escala logarítmica). Estas graficas muestran: -El tiempo necesario para la transformación de la austenita (hierro Gamma) a una temperatura dada. -La naturaleza del producto de transformación formado a esa temperatura. 1. Cuando la austenita se enfría por debajo de la línea Ae1 a una temperatura determinada y se mantiene a esa temperatura, se empieza a transformar en un tiempo determinado y se completa la transformación después de cierto tiempo característico del acero. 2. La martensita se forma únicamente a temperaturas relativamente bajas y de manera casi instantánea. 3. Si la austenita se transforma en algún punto de la curva en una estructura que es estable a temperatura ambiente, en un enfriamiento rápido no cambiará el producto ya transformado, pero la austenita restante se transformará en martensita. Son muy útiles para entender las transformaciones de un Acero que se enfría isotérmicamente. Así por ejemplo, en el caso del acero, y más concretamente para la fase Austenita, que es inestable debajo de la temperatura de transformación eutectoide, se
necesita saber cuánto tiempo requerirá para empezar a transformarse a una temperatura subcrítica específica, cuánto tiempo precisará para estar completamente trasformada y cuál será la naturaleza del producto de esta transformación. En una curva TTT distinguimos: (1): Curva Inicial Transformación (2): Curva Final Transformación VCT: Velocidad Crítica temple Ms: Curva Inicial transformación Martensítica Mf: Curva Final transformación Martensítica Nariz Perlítica Por debajo de Ms la evolución es independiente del tiempo, sólo depende de la temperatura, es atérmica. Las Curvas TTT presentan un abultamiento hacia el lado izquierdo del diagrama, conocido como nariz, que indica el inicio de la formación de la perlita, algunos aceros aleados presentan un segundo abultamiento más abajo, conocido como mentón o rodilla, y correspondo al inicio de la reacción Bainita La nariz correspondo a la velocidad critica de enfriamiento para obtener la perlita, mientras que el mentón corresponde a la velocidad critica para obtener la Bainita, esto nos define la velocidad crítica de temple del acero, que es la mínima velocidad que nos permite alcanzar una estructura 100% Martensítica, para esto la curva de enfriamiento no deberá cortar ni la nariz ni el mentón. El diagrama TTT más simple es el del acero al carbono eutectoide, al carbono, ya que no hay constituyentes proeutectoides en la microestructura. Vemos la diferencia entre un diagrama de un Acero Hipoeutectoide y otro Hipereutectoide.
En los diagramas distinguimos tres zonas: 1- La de la izquierda de las curvas, donde la Austenita todavía no ha comenzado a transformarse.
2- La comprendida entre las dos curvas, donde la Austenita está en periodo de transformación. 3- La de la derecha, donde la Austenita se encuentra completamente transformada. Existen diversos factores que influyen sobre las curvas TTT, desplazando las mismas hacia la derecha o hacia la izquierda en el diagrama, es decir, retardando o adelantando el comienzo de la transformación martensítica, o desplazando hacia arriba o hacia abajo las líneas de principio y fin de la transformación martensítica. Estos factores son, entre otros: 1- El contenido en Carbono de la aleación: a mayor contenido mayor será el desplazamiento hacia la derecha de las curvas inicial y final de transformación; y hacia abajo las isotermas que indican el principio y el fin de la transformación martensítica. 2- Temperatura de Austenización: cuanto mayor sea, mayor será el tamaño de grano, y mayor por tanto el desplazamiento de las curvas hacia la derecha y hacia abajo. 3- Elementos Aleantes: distinguimos entre dos tipos: a. Ganmágenos: aquellos que se disuelven preferentemente en la Austenita como son el Níquel y el Manganeso, que expanden por tanto el campo de existencia de la Austenita desplazando hacia abajo las isotermas. b. Alfágenos: se disuelven preferentemente en la fase α (Ferrita), son por ejemplo el Cromo, el Molibdeno, el Vanadio y el Wolframio; y desplazan las isotermas hacia arriba. c. Carburígenos: son elementos (habitualmente Alfágenos) que tienden a formar carburos. Producen una segunda zona de temperaturas de transformaciones rápidas al nivel de la transformación de la austerita en Bainita. Todos los elementos de aleación, excepto el cobalto, aumentan los tiempos de transformación isoterma de la austenita. A partir de estos diagramas podemos determinar el tratamiento bajo el cual debemos someter a un material para obtener la estructura y las propiedades deseadas, y como deben ser los tiempos y las temperaturas de dichos tratamientos. Además de las curvas TTT, podemos hablar de las curvas TTT de enfriamiento continuo, que no pueden ser deducidas a partir de las anteriores y que presentan unos tiempos mayores debido a que en el caso de enfriamiento continuo se pasa mayor cantidad de tiempo a altas temperaturas, mientras que en el caso isotérmico el material llega instantáneamente a la temperatura de transformación. Curvas TEC. Enfriamiento continúo. Registran la transformación de la austenita cuando el enfriamiento hasta temperatura ambiente se realiza de forma continua.
