3.4 Aleaciones hipoeutectoides

3.4.1. DOMINIO Y NATURALEZA DE LAS ALEACIONES HIPOEUTECTOIDES
Este campo de composiciones muestra una transformación similar al estudiado para la composición eutectoide, 0.8% C, si bien la magnitud de la transformación eutectoide tiene un crecimiento lineal con el contenido de carbono. En la microestructura, figuras 6.29 a 6.33, se identifica esta transformación por los cristales oscuros, perlita, cuya proporción también es creciente con la composición. En la figura 6.40 se observa la evolución del salto dDl y de las proporciones del eutectoide, lo que demuestra la correspondencia entre ambas manifestaciones de la transformación eutectoide.

Figura 6.40. Evolución del cambio de dimensiones, y proporción de grano eutectoide, con el contenido en carbono.

Se concluye pues que composiciones menores de la eutectoide, 0.8% C, tienen también transformación eutectoide en magnitud proporcional al contenido de carbono.
Por otra parte, todo este campo muestra otro tipo de transformación distinto al eutectoide, indicado por el cambio de pendiente en los registros dilatométricos, el cual es inverso al contenido de carbono, figura 6.41.
Este contenido de A tiene la misma correlación que el salto correspondiente al cambio de pendiente, Scp del registro dilatométrico, medido para cada aleación, lo que significa manifestaciones de la misa transformación.

Figura 6.41. Evolución del cambio de pendiente y cantidad de granos de ferrita con el contenido en carbono del acero.

Esto podría indicar la aparición de una nueva fase, la A, con lo que la zona por debajo de las temperaturas inferiores qi, sería trifásica. Sin embargo, la identificación de la fase A nos aclara, por su estructura cc, y por su composición, 0.01% C, que se trata de la fase clara que identificamos en la estructura eutectoide, ferrita, fase a.
La microestructura de los aceros hipoeutectoides es bifásica, ferrita cc (a) y cementita, ortorómbica Fe3C. Esta conformada por granos de ferrita y granos de perlita, eutectoide, laminar de ferrita y cementita.

3.4.2. CINÉTICA DE LA TRANSFORMACIÓN EN LAS ALEACIONES HIPOEUTECTOIDES
Consideremos una aleación tal como la 1, figura 6.42, la cual es un acero hipoeutectoide de 0.20% de carbono. En la región austenítica esta aleación está constituida por una solución sólida intersticial homogénea, cuyos granos contienen 0.20% de carbono disuelto en los espacios interatómicos de la estructura cristalina del hierro g. Al descender la temperatura no ocurre nada hasta el punto X1 sobre la línea GJ, la cual recibe el nombre de línea de temperaturas criticas superiores correspondiente a la zona hipoeutectoide y se representa por A3. A 907°C la estructura cúbica de caras centradas del hierro puro pasa a ser, por transformación alotrópica, cúbica de cuerpo centrado, disminuyendo la temperatura a que se verifica esta transformación al aumentar el contenido de carbono, según indica la línea A3. Por tanto, en X1 comienza a formarse ferrita a expensas de la austenita. Como la ferrita puede disolver muy poca cantidad de carbono, para que la austenita pueda transformarse en ferrita es preciso que primeramente el carbono abandone la solución y que los átomos puedan reagruparse según una red de cuerpo centrado.

 

El carbono, liberado de la solución, se disuelve en la austenita residual, de tal modo que, conforme progresa el enfriamiento y se forman nuevas cantidades de ferrita, la austenita residual se enriquece cada vez más en carbono, de acuerdo con los contenidos indicados, al recorrer en sentido descendente la línea A3. Finalmente, en el punto x2, la ordenada de la aleación corta a la horizontal HJ, la cual se denomina línea de temperaturas críticas inferiores correspondiente a la región hipoeutectoide, y se representa por A1. Esta línea indica la mínima temperatura a la que puede existir la austenita en condiciones de equilibrio. Toda la austenita residual, la cual representa un 25% aproximadamente del material total, y cuyo contenido en carbono es de 0.8%, se transformará en perlita de acuerdo con la reacción eutectoide.

Austenita ® ferrita + cementita <> perlita

El proceso de enfriamiento lento de cualquier otro acero hipoeutectoide, es exactamente igual al descrito, variando únicamente las cantidades de ferrita y perlita formadas. Cuanto más se aproxime el contenido de carbono de la aleación, al de la composición eutectoide tanto mayor será la cantidad de perlita presente en la microestructura, como queda presente en las micrografías de la experiencia.
La transformación eutectoide, hipo e hiper, exige la conformación de nuevos granos a partir de los iniciales o antiguos, que desaparecen.
El aumento de la composición de carbono, entre el 0.01 y 0.8%, incrementa linealmente el porcentaje de perlita de la microestructura del acero hipoeutectoide, entre el 0 y el 100%.
Puede establecerse las relaciones:

% Eutectoide = x% soluto/comp. eutectoide

o para el acero:

% Perlita = x% carbono/0.8

las que justifican la posibilidad de determinar la composición de soluto de un compuesto hipoeutectoide por las proporciones de fase a y eutectoide.