Introduccin Desde el punto de vista de la ingeniera, los aceros presentan un gran inters, debido a que son materiales ms empleados como elemento estructural. Las propiedades de dichos materiales van a estar ligadas a las microestructuras que se pueden estudiar mediante los diagramas de equilibrio. De esta manera, mediante la utilizacin del diagrama hierro-carbono (Fe3C metaestable) va a ser posible identificar las microestructuras a temperatura ambiente de las distintas aleaciones frreas y con ello las diferentes caractersticas mecnicas. As mismo, conociendo tambin las transformaciones que se producen en el diagrama hierro-carbono (Fe3C metaestable) se podrn entender las beneficios finales de estos materiales. Clasificacin de Aleaciones Frricas Las aleaciones frreas se pueden clasificaren dos grandes grupos: aceros y fundiciones.

Los aceros son aquellas aleaciones hierro-carbono que tienen menos de 2,11% de carbono,

mientras tanto que las fundiciones son aquellas aleaciones hierro-carbono que tienen un

contenido en carbono entre un 2,11% y un 6,67%.

Como se aprecia en la Figura X, los aceros solamente pasan por la transformacin eutectoide, cabe

destacar que no pasar por la transformacin eutctica. Por el contrario, las fundiciones pasan por

la transformacin eutectoide y eutctica a la vez.

De la Figura X, la transformacin eutctica se denota con la lnea de color azul y la transformacin

eutectoide se representa con la lnea de color verde.

Figura X. Diagrama de enfriamiento de los tres tipos de aceros y las fundiciones.

Aceros hipoeutectoides, aceros eutectoides y aceros hipereutectoides.

Los aceros se pueden clasificar en funcin de su contenido en carbono, de esta manera, la

composicin eutectoide corresponde al vrtice de dicha transformacin que equivale a un 0,8% en

carbono. Dicho esto, todos los aceros que tengan una composicin inferior al 0,8 % en carbono se

van a denominar aceros hipoeutectoides. Los aceros que tengan en carbono un porcentaje mayor

al 0,8% y menor que 2,11% se van a denominar aceros hipereutectoides, como se aprecia en la

Figura X.

Acero eutectoide

Se analizar la microestructura de un acero eutectoide a temperatura ambiente, es decir, un acero

que tiene un 0,8% de carbono. Para ejemplificar este tipo de acero, se traza una lnea vertical en el

punto 0,8% que corresponde a la composicin del carbono en ese punto y se marcan los puntos

relevantes en el diagrama con el objetivo de construir la curva de enfriamiento. Se marca

solamente el punto de corte con la transformacin eutectoide, cabe destacar que lo que ocurre a

temperaturas ms elevadas no repercute de forma importante en la microestructura a

temperatura ambiente. La curva de enfriamiento en este punto de transformacin eutectoide es

una curva como la que se aprecia en la Figura XX, es decir, un proceso de transformacin

isotrmico a temperatura de 723 C. Si en la figura XX se trazan diferentes puntos llamados P1 y P2

y se trasladan a la correspondiente curva de enfriamiento se pueden identificar claramente que en

el punto P1, el sistema estar formado por una solucin slida , es decir, una solucin slida de

hierro con una determinada cantidad de carbono (0,8%), y en el punto P2 al producirse la

transformacin eutectoide que indica que cuando se alcance la temperatura de 723 C todo lo que

exista de la solucin slida va a transformarse en perlita con estructura laminar, se ver

claramente en el P2 la misma estructura va a estar formada 100% por una estructura eutectoide,

es decir, granos de lminas alternos de ferrita y cementita.

Figura XX. Diagrama de enfriamiento del acero eutectoide.

En la Figura XXX se ver con un poco ms de detalle qu ocurre a lo largo de este proceso

isotrmico. Como se mencion anteriormente, en el punto P1, la estructura est formada

exclusivamente por granos de solucin slida que admite gran cantidad de carbono en

disolucin, no obstante cuando se alcanza el punto de la transformacin eutectoide se produce la

transformacin que indica que la solucin slida se transforma en solucin slida y el

compuesto intermetlico Fe3C, es decir + 3. La solucin slida es una disolucin que

admite muy poco porcentaje de carbono, en consecuencia, en las lminas o en las estructuras de

la austenita se produce un proceso de difusin que es consecuencia del cambio de solubilidad al

convertirse la austenita en ferrita y cementita. A lo largo del proceso isotrmico, el proceso de

difusin va completndose y hay algunas zonas que van enriquecindose en tomos de carbono y

otras que van empobreciendo en tomos de carbono mediante procesos de difusin. Con el paso

del tiempo las lminas que se han enriquecido en tomos de carbono llegan a alcanzar un 6,67%

de carbono y llegarn a formar lminas de cementita, mientras que las zonas que se han

empobrecido con tomos llegarn a quedarse con una solubilidad de 0,0218% de carbono y van a

formar lminas de ferrita. De esta manera en este proceso isotrmico se forman lminas alternas

de ferrita y cementita que la estructura laminar tpica de la transformacin eutectoide.

Figura XXX. Diagrama de enfriamiento a fondo del acero eutectoide.

Acero hipoeutectoide

En la Figura Y se analizar la microestructura a temperatura ambiente de un acero hipoeutectoide.

Un acero hipoeutectoide tiene una composicin inferior al 0,8% de carbono. Si se representa en la

Figura Y con una lnea vertical, se identifican los puntos de corte con el diagrama sobre todo en la

zona de transformacin eutectoide porque la transformacin que ocurre a ms altas temperaturas

no repercute en las propiedades a temperatura ambiente y a partir de los puntos de corte se traza

la curva de enfriamiento. Ahora bien, si se identifican distintos puntos P1, P2, P3 y P4 en la Figura

Y con el objetivo de estudiar el enfriamiento, y trasladando dichos puntos a la curva de

enfriamiento se puede decir, segn la interpretacin del diagrama decir que en el punto P1 la

microestructura estara formada por una estructura policristalina de austenita, en el punto P2 se

produce un cambio alotrpico que da lugar a la conversin de parte de la austenita en ferrita que

precipita en el borde de grano, este proceso contina hasta alcanzar el P3 y una vez alcanzado el

punto de la transformacin del punto eutectoide todo lo que quede remanente de austenita se va

a trasformar en granos de perlita (ferrita ms cementita).

Como se puede apreciar en la Figura Y, la microestructura en el P3 est formada por una matriz de

ferrita de color blanco y un constituyente disperso de austenita de color gris, pues cuando se

produce la transformacin eutectoide todo el micro constituyente de color gris o austenita se

transforma en lminas alternas de cementita y ferrita, dando lugar a la microestructura tpica de

un acero hipoeutectoide, es decir, un micro constituyente de matriz de ferrita y un micro

constituyente disperso de perlita (lminas alternas de ferrita y cementita).

Figura Y. Diagrama de enfriamiento del acero hipoeutectoide.

Acero hipereutectoide

Ahora se ver el proceso de enfriamiento de un acero hipereutectoide, un acero que tiene ms de

un 0,8% y menos de un 2,11% de carbono, esto as para que no atraviese la transformacin

eutctica. Se traza una lnea vertical y se identifica los puntos de corte P1, P2, P3y P4, cabe

destacar solamente los puntos de corte en la zona de transformacin eutectoide. En tanto, la

transformacin que ocurre a temperaturas ms elevadas no va a repercutir sobre las propiedades

o microestructura a temperatura ambiente. En la Figura YY, si dichos puntos se trasladan para

construir la curva de enfriamiento se obtiene una representacin del proceso de enfriamiento en

el entorno de la transformacin eutectoide. Seguidamente se identifican estos distintos puntos en

el proceso de enfriamiento y al trasladarlos sobre la curva de enfriamiento se puede realizar un

seguimiento de dicho proceso. De esta manera, en el punto P1 la microestructura estara formada

por una estructura policristalina de austenita, en el punto P2, al cambiar la solubilidad de la

austenita precipita en el borde de grano el compuesto intermetlico llamado cementita, este

proceso de prolonga hasta alcanzar el punto de transformacin eutectoide de tal manera que en

punto P3 la microestructura estara formada por una matriz de cementita y un micro

constituyente disperso de austenita. Al alcanzar la temperatura de transformacin eutectoide de

723C todo lo que hay de austenita se transforma se transforma isotrmicamente en lminas

alternas de ferrita y cementita. De esta manera, se puede apreciar claramente que toda la

estructura de color gris claro que aparece en el punto P3 que corresponde a la austenita se

transforma a lo largo del proceso isotrmico en perlita, es decir, lminas alternas de ferrita y

cementita, dando lugar a la microestructura caracterstica de un acero hipereutectoide que est

formado por una matriz de cementita y un micro constituyente disperso de perlita.

Figura YY. Diagrama de enfriamiento del acero hipereutectoide.

Las consideraciones finales que se pueden realizar son las siguientes:

Los aceros eutectoides estn formados por una estructura 100% laminar de perlita, esto

va a hacer que cumpla excelentes propiedades mecnicas a los aceros con un 0,8% de

carbono.

Los aceros hipoeutectoides van a estar formados por una matriz de ferrita que es un micro

constituyente relativamente blando y un micro constituyente disperso de perlita o

estructura laminar de ferrita y cementita. El hecho de que la matriz sea un material o un

micro constituyente relativamente dctil va a conferirle buenas propiedades de ductilidad

y al mismo tiempo de resistencia al material.

Los aceros hipereutectoides van a estar formados por una matriz de cementita que es un

compuesto intermetlico de alta fragilidad y un componente disperso de perlita.

Normalmente los aceros hipereutectoides al tener una matriz frgil van a tener unas

propiedades resistentes y de elevada dureza pero al mismo tiempo de elevada fragilidad.

Figura YYY. Resumen de la composicin de las microestructuras de los tres tipos de aceros.