La bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de la austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo suficientemente rápidas para producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita . Como la perlita, las fases constituyentes de la bainita son ferrita y cementita. Los procesos de difusión durante el enfriamiento están involucrados en su formación. Sin embargo, las formas de las fases son muy diferentes en perlita y bainita. La diferencia clave entre la perlita y la bainita es que la perlita contiene capas alternas de ferrita y cementita, mientras que la bainita tiene una microestructura en forma de placa.
Una estructura fina no laminar, la bainita comúnmente consiste en cementita y ferrita rica en dislocaciones. La gran densidad de dislocaciones en la ferrita presente en la bainita y el tamaño fino de las plaquetas de bainita hace que esta ferrita sea más dura de lo que sería normalmente. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una combinación deseable de resistencia y ductilidad. La dureza de la bainita puede estar entre la de la perlita y la martensita sin templar en la misma dureza del acero.
La bainita fue descrita por primera vez por ES Davenport y Edgar Bain, de ahí el nombre bainita. A finales de la década de 1920, iniciaron el estudio de los aceros templados mediante un método llamado transformación isotérmica.
Austempering
Austempering es un tratamiento térmico que se utiliza para formar bainita pura , una microestructura de transición que se encuentra entre la perlita y la martensita. El templado consiste en enfriar rápidamente la pieza metálica desde la temperatura de austenización hasta aproximadamente 230 a 400°C, manteniéndola a una temperatura constante para permitir la transformación isotérmica. Para evitar la formación de perlita o martensita, el acero se enfría en un baño de sales o metales fundidos. Luego, el acero se mantiene a la temperatura de formación de la bainita, más allá del punto donde la temperatura alcanza un equilibrio, hasta que la bainita se forma completamente. A continuación, se retira el acero del baño y se deja enfriar al aire, sin que se forme perlita ni martensita. Dependiendo de la temperatura de mantenimiento, el templado puede producir bainita superior o inferior.
La bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de la austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo suficientemente rápidas para producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita. La diferencia clave entre la perlita y la bainita es que la perlita contiene capas alternas de ferrita y cementita, mientras que la bainita tiene una microestructura en forma de placa.
Una estructura fina no laminar, la bainita consiste comúnmente en cementita y ferrita rica en dislocaciones. La gran densidad de dislocaciones en la ferrita presente en la bainita y el tamaño fino de las plaquetas de bainita hace que esta ferrita sea más dura de lo que sería normalmente. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una resistencia superior al impacto. La dureza de la bainita puede estar entre la de la perlita y la martensita sin templar en la misma dureza del acero.
El templado templado se aplica a la mayoría de aceros de carbono medio y aceros aleados. Los aceros de baja aleación generalmente se limitan a secciones de 9,5 mm o más delgadas, mientras que los aceros más templables pueden ser austemperados en secciones de hasta 50 mm de espesor.
Otras Fases Comunes en Aceros y Hierros
El tratamiento térmico de aceros requiere una comprensión tanto de las fases de equilibrio como de las fases metaestables que ocurren durante el calentamiento y / o enfriamiento. Para los aceros, las fases de equilibrio estable incluyen:
- Ferrita . La ferrita o α-ferrita es una fase de estructura cúbica de hierro centrada en el cuerpo que existe por debajo de temperaturas de 912°C para bajas concentraciones de carbono en el hierro. La α-ferrita solo puede disolver hasta un 0,02 por ciento de carbono a 727°C. Esto se debe a la configuración de la red de hierro que forma una estructura cristalina BCC. La fase principal del acero con bajo contenido de carbono o acero dulce y la mayoría de los hierros fundidos a temperatura ambiente es el α-Fe ferromagnético.
- Austenita . La austenita, también conocida como hierro en fase gamma (γ-Fe), es una fase de estructura cúbica de hierro no magnética centrada en la cara. La austenita en las aleaciones de hierro y carbono generalmente solo está presente por encima de la temperatura eutectoide crítica (723°C) y por debajo de 1500°C, dependiendo del contenido de carbono. Sin embargo, puede conservarse a temperatura ambiente mediante la adición de aleaciones como níquel o manganeso. El carbono juega un papel importante en el tratamiento térmico, ya que amplía el rango de temperatura de estabilidad de la austenita. Un mayor contenido de carbono reduce la temperatura necesaria para austenitizar el acero, de modo que los átomos de hierro se reorganizan para formar una estructura de celosía fcc. La austenita está presente en el tipo de acero inoxidable más utilizado, que es muy conocido por su resistencia a la corrosión.
- Grafito . Agregar una pequeña cantidad de carbono no metálico al hierro cambia su gran ductilidad por una mayor resistencia .
- Cementita . La cementita (Fe3C) es un compuesto metaestable y, en algunas circunstancias, puede disociarse o descomponerse para formar α-ferrita y grafito, según la reacción: Fe3C → 3Fe (α) + C (grafito). La cementita en su forma pura es una cerámica y es dura y quebradiza, lo que la hace adecuada para el refuerzo de aceros. Sus propiedades mecánicas están en función de su microestructura, que depende de cómo se mezcle con la ferrita.
Las fases metaestables son:
Pearlita . En metalurgia, la perlita es una estructura metálica en capas de dos fases, que se componen de capas alternas de ferrita (87,5% en peso) y cementita (12,5% en peso) que se encuentra en algunos aceros y fundiciones. Se llama así por su parecido con el nácar.- Martensita . La martensita es una estructura metaestable muy dura con una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo (BCT). La martensita se forma en los aceros cuando la velocidad de enfriamiento de la austenita es tan alta que los átomos de carbono no tienen tiempo para difundirse fuera de la estructura cristalina en cantidades suficientemente grandes para formar cementita (Fe3C).
- Bainita . La bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de la austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo
suficientementerápidaspara producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una combinación deseable de resistencia y ductilidad.
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