Transformacion masiva( masiva (Estudiada por Greninger en 1939, a el se debe el nombre de
transformaci ón masiva, ya que deriva del aspecto de masas de granos de fase austenita(FCC), que crecí an an en los limites de grano de la fase ferrita (BCC) “
”
¿Qué es?
Transición en la cual una estructura cristalográfica cambia en una nueva estructura cristalográfica durante el calentamiento o enfriamiento. El proceso ocurre a través de un proceso de nucleación y crecimiento, ambos asociados con difusión térmica de atomos a través de la interfase q crece a gran velocidad , la composición se mantiene constante, y los bordes de grano de la nueva fase puede atravesar los bordes de los viejos granos.
El crecimiento de la nueva fase se produce por un proceso de transferencia atómica (no cooperativo) a través de la intercara incoherente de la fase primaria, y la fase del producto. Como consecuencia de esto, la fase producto crece a elevada velocidad (aprox. Igual en todas las direcciones) consumiendo asi, una gran parte de la fase primaria.
La elevada velocidad de crecimiento de este tipo de de transformación la sitúa entre: i) Las formadas por un proceso de difusi ón q ocurre a baja velocidad ii)
Las martensiticas, que se producen a una velocidad muy elevada
Esta tipo de transformación se produce por un proceso proce so activado térmicamente con características de nucleación y crecimiento, pero posee ciertas particularidades características: 1.
No se modifica la composición
2.
No existe una relacion simple de orientación entre los granos de la fase primaria, y la fase masiva de crecimiento
3.
Al ser una reacción activada térmicamente se requiere que la fuerza impulsora para la transformación y la velocidad de nucleación se alcancen a una temperatura elevada, para que la velocidad de difusión sea apreciable
4.
La cinetica de estas reacciones re acciones esta controlada fundamentalmente por la difusión de la intercara, y otras características de la intercara(tal como la falta de coherencia entre la fase primaria y la fase masiva)
El crecimiento de la fase masiva se produce por desplazamiento de límites incoherentes de elevada energía El proceso que controla la velocidad de transformación es la nucleación de los granos de la fase masiva (El tiempo utilizado para nuclear la fase masiva, es notablemente mayor, al tiempo de crecimiento de esta ) El sobre enfriamiento que se necesita para la reacci ón es proporconal a la raí z cuadrada de la velocidad de enfriamiento.
Un enfriamiento más r á pido puede suprimir suprimir la transformaci transformaci ón masiva. Los granos de fases producto de una transformaci ón de fase, tienen una marcada subestructura Hemos señalado ya en la secci ón sobre transformaci ón masiva las dificultades que presenta tratar de estudiar experimentalmente la etapa de nucleaci ón en estas transformaciones: el numero de núcleos es muy pequeño para poder analizar sus caracter í sticas. sticas.
Transformaci ón Martensí tica:
Consiste en una modificaci ón de la estructura cristalina, que tiene lugar de manera tal, que los átomos no se mueven una distancia mayor a la distancia interatómica, los átomos no intercambian lugares. La transformación martensitica se dara si se cumplen dos condiciones: i)
Que el enfriamiento de la aleaci ón, sea lo suficientemente rápido, como para que no se alcance a descomponer la fase inicial por otras transformaciones posibles( tales como masiva, o bainitica) Que se alcance una temperatura debajo de la temperatura de equilibrio, para que de esta forma existira una fuerza impulsora que sea apreciable para que ocurra la reacci ón.
ii)
La temperatura a la cual se detecta la Aparicion de la martensita es la Ms. La Ms ve afectada por el sobrenefriamento . La variaci ón de la Ms con la composición , esta relacionada con el sobreenfriamiento minimo por debajo de la temperatura de equilibrio metaestable(To) necesario para que la reacci ón tenga lugar. A To igualan sus energ ías libres la fase de alta temperatura y la fase de equilibrio. Por debajo de To hay una disminución de la energ ía libre, cuando se produce la reacci ón martensitica .
La Ms es independiente de la velocidad de enfriamiento. Si una muestra es enfriada a Ms se formar á martensita, ya…..pero si dejamos a esta temperatura, el contenido de martensita no aumentará, sino que no ocurrir á nada. Hay que ir enfriando a temperaturas progresivamente m ás bajas, de forma que se produzca de forma completa la transformaci ón martensítica, esto lo determinar á la Mf, la cual indica el termino de la transformación martensitica. La martensita se presenta de forma acicular generalmente, aunque también puede presentarse con otra morfolog ía,
conocida como martensita de bandas. Estas morfologías se presentan tanto en aleaciones ferrosas, como no ferrosas.
Martensita en forma acicular presenta una cierta orientaci ón , forman un angulo entre ellas. La martensita es bandas, ser án paralelas entre ellas. Estas 2 morfologias presentan una orientación con respecto a los granos de la fase donde se originaron.
RELACIONES ENTRE PROPIEDADES MECÁNICAS Y TRANSFORMACIONES *Para aleaciones ferrosas: 1. Efecto del Carbono: A mayores cantidades de carbono, mayor será la dureza de la martensita. Esto esta relacionado con la interaccion de el carbono , y las dislocaciones presentes en la estructura. El carbono entra a estos lugares intersticiales, y deforma la red 2.
Efecto de las dislocaciones: En las transformaciones martensiticas, siempre se tiene una elevada densidad de dislocaciones . La resistencia de la martensita va a depender del número de dislocaciones que haya. La cantidad de dislocaciones, es directamente proporcional al contenido de carbono.(+ %C mayor n °dislocaciones)
3. Efecto del tamaño de las celdas de subestructura: El tamaño de las celdas de la martensita es función del contenido de carbono. A menores % de Carbono, se observo que la dimensión de la celda de la martensita es mayor 4. Efecto del tamaño de grano martensitico(poco importante) : El tamaño de grano martensitico, depende fundamentalmente del tamaño de grano austenitico que se origina la martensita. 5. Efecto del trabajo en frío: El enfurecimiento mediante en frio crece linealmente con respecto al porcentaje de Carbono, tendrá mayor efecto.
6. Efecto de elementos en solución sólida sustitucional: tiene poca importancia.Por ejemplo al agregar niquel como elemento sustitucional, el efecto que tiene en el aumento del limite de fluencia, no es considerable. Aumenta, pero de una forma minima, lo que hace que no se tome muy en cuenta esto.
Resumen de los factores de endurecimiento en aceros: 1) Efecto del carbono en soluci ón sólida intersticial: para C<0,2% el efecto es casi constante dado que el carbono en solución no aumenta: para C^0,2% este efecto aumenta y toma un rol preponderante. 2) Efecto del carbono segregado (Carbono-dislocaciones): este efecto comienza a ser menos importante para C m ayor a 0,2%, dado que empieza la martensita maclada. 3) Efecto del tamaño de celda de subestructura: este efecto es importante hasta 0,03%C donde se opera una reducción del tamaño de la celda, luego de lo cual la contribuci ón es casi constante. 4) Efecto del tamaño de grano: este efecto aporta una contribución constante al endurecimiento de escasa importancia. 5) Efecto del endurecimiento por trabajado: su efecto crece linealmente con el porcentaje de C para un dado rango de deformaci ón. 6) Efecto de solución sólida sustitucional: para el caso de níquel este efecto es importante sólo hasta el 10%, luego de lo cual su contribución es prácticamente constante.
CONCLUSIONES : Es de esperar que los materiales que han sufrido una transformación de fase tipo masiva tengan las propiedades que correspondan a materiales recristalizados. El tama ño de la subestructura podrá modificarse por un templado m ás o menos rápido pero, a menos que se encuentren aleaciones que posean la capacidad de descomponerse con segregación de intersticiales durante o a posteriori del temple, e ste tipo de transformación no será utilizable como medio de obtener aleaciones de mayor re sistencia mecánica. En el caso de transformaciones martensiticas, si bien se obtiene una alta densidad de defectos en el producto, ésto no parece ser el factor principal de aumento de resistencia. La transformación debe asociarse a otros efectos que aprovechen la alta densidad de dislocaciones generada, como
son las distorsiones locales de la red que aumentan la resistencia al movimiento de dislocaciones al tratar de deformar. Se hace notar que se tiene aún poca información sobre la densidad de defectos generada en diferentes martensitas.
Transformación martensítica (verhoeven) No siguen este tipo de transformaciones, la ec. de avrami.Fisicamente hay una etapa de nucleación y crecimiento en esta transformacón, pero el crecimiento posee una velocidad tan alta, que la transformación volumétrica se controla casi completamente por la etapa de nucleación.
Algunas características de la transformación martensitica:
1. Movimiento “cooperativo” , velocidad de intercara, y carácter no difus ional:
El cambio de estructura se produce por el movimiento cooperativo de todos los átomos. Tal como en el maclado de deformacion, cada atomo se mueve con el mismo vector en relacion a su vecino.Entonces siguiendo este razonamiento, si la fase madre esta ordenada, la martensita que se va a formar también estará ordenada. Debido a este movimiento atomico cooperativo, se le denomina en ocasiones a este tipo de transformaciones martensiticas, “transformaciones militares”.(Otras transformaciones, en los cuales los atomos saltan a través de la intercara de transformación, en una forma al azar, se denominan “transformaciones civiles” La velocidad a la cual se mueve la intercara.(las placas de martensita luego q han sido nucleadas, crecen hasta su tamaño limitante en una fracción de tiempo muy pequeña) La composición de la fase martensitica, es idéntica a la composición de la fase madre: Al ocurrir esto, no se va a requerir difusión y por tanto a las transformaciones martensiticas se les conoce como “transformaciones no difusionales”
2. Morfolog ía: Exhibirá dos formas(en las aleaciones base hierro), que será del tipo listón, y del tipo placa. La martensita en liston se formara predominantemente en aceros con bajo 0.6%C, y la martensita tipo placa en aceros con mayor 0.6%C.
La martensita en liston, se caracteriza por el crecimiento de listones paralelos adyacente. Algunas veces un grupo de listones crece de manera cooperativa, como un arreglo, y en otras ocasiones crece sucesivamente por nucleación , y de forma paralela con respecto a los primeras listones formados. La martensita en forma de placas, las primeras placas crecen a partir del grano de austenita completo. La placas adicionales se forman con la austenita restante, entre las primeras placas formadas, y los bordes de grano. Conforme se divide la austenita producto de la formación de martensita en placas , la austenita será menor, y el tamaño de las placas que se seguirán formando también. Asi se tendrán una cantidad de placas con distintos tamaños, y también NO serán paralelas, como lo son la martensita en listones. 3. Estructura de la intercara: La intercara martensita-fase madre, no será del tipo coherente, esto es evidente tomando en cuenta el deslizamiento de las placas de martensita. Se descirbiré entonces como un límite semi-coherente. Sea como sea la estructura fina, la intercara debe poseer la capacidad de moverse a velocidades extremadamente altas. El arreglo de dislocaciones de la intercara, poseería en principio esto, y generalmente se acepta que el cambio de forma de la martensita se efectúa por el deslizamiento “cooperativo” de arreglos de dislocaciones de la intercara.
4. C inética de formación: La temperatura a la cual se inicia la transf de martensita se denomina Ms, y la temperatura a la cual acaba se denomina Mf. La adicion de casi cualquier elemento quimico hara disminuir la Ms y por consiguiente la Mf.
La Ms y la Mf son independientes del tiempo
Revenido de la martensita: Se hace el proceso de revenido, para obtener, por calentamiento de la martensita obtenida producto del temple, una fina estructura de cementita, dispersa en una matriz de ferrita.De este modo se mejorara la resistencia y tenacidad del acero
