2.1 Transformaciones isotérmicas de la austenita.

La transformación martensítica vista, es sólo un caso particular de las posibles transformaciones que la austenita puede sufrir cuando se baja de las temperaturas críticas inferiores Ae1, en la que la austenita queda en forma metaestable. De manera general, cuando la austenita metaestable se mantiene a una temperatura fija un tiempo suficiente, aparece una transformación total de la estructura primaria a otra estructura, que es función unívoca de esta temperatura. Por otra parte, los tiempos de iniciación y finalización de la transformación son perfectamente definidos y constantes para cada calidad de acero, composición y tamaño del grano.
Los diagramas que describen estas transformaciones isotérmicas son los denominados T-I, o también T.T.T. (temperatura, tiempo, transformación), pues son éstos los parámetros que quedan reflejados en el mismo. Dada la forma característica de las curvas representadas también se les denomina curvas de las S.

Figura 13.6. Diagrama de transformación isotérmica de un acero eutectoide.

La figura 13.6 representa el diagrama T-I de un acero eutectoide. Por encima de Ae1, la austenita es estable. El área situada a la izquierda de la curva correspondiente al comienzo de la transformación representa la zona en que la austenita es inestable. En el área situada a la derecha de la curva correspondiente al final de la transformación, designada por F+C, las únicas fases presentes son ferrita y cementita, habiéndose transforma-do toda la austenita en una combinación de estas fases. El área comprendida entre las dos curvas, designada por A+F+C, corresponde a una zona trifásica, formada por austenita, ferrita y cementita, o bien por austenita y el producto en que se está transformando. El punto de la línea de comienzo de transformación situado más a la izquierda se conoce como nariz del diagrama.
En todos los diagramas, excepto en el caso del acero eutectoide, se añade una nueva línea que llega hasta los límites de la temperatura crítica superior Ae3, por encima de la inferior Ae1. La figura 13.7 representa un diagrama de este tipo.

Figura 13.7. Diagrama de transformación isotérmica de un acero hipoeutectoide con un 0,47% de C y 0,57% de Mn.

La primera línea a la izquierda indica el comienzo de la transformación de la austenita en ferrita proeutectoide, en los aceros hipoeutectoides, o a cementita, en los hipereutectoides. La segunda corresponde al comienzo de la transformación de la austenita en perlita. La zona comprendida entre estas dos líneas se designa por A+F, indicando que las fases presentes son austenita y ferrita proeutectoide, o por A+C, si las fases que componen la microestructura son austenita y cementita proeutectoide.
Otra diferencia notable en los aceros hipoeutectoides es el desplazamiento de las curvas hacia el origen de tiempos, lo que nos indica la imposibilidad de conseguir una estructura completamente martensítica aún con elevadas velocidades de enfriamiento.
En operaciones de tratamiento industrial, y en la mayoría de los casos, no se efectúa la transformación isotérmica del acero a una temperatura por encima de la de comienzo de la martensita, sino que se proporciona un enfriamiento continuo desde la temperatura de austenización a la temperatura ambiente. En el enfriamiento continuo del acero, la transformación de austenita a perlita se produce a lo largo de un intervalo de temperaturas más bien que a una sola temperatura isotérmica. Como resultado, la microestructura final después del enfriamiento continuo será compleja, ya que la cinética de la reacción cambia en el intervalo de temperatura en el cual se produce la transformación, tal como se recoge en la figura 13.8. Las líneas iniciales y finales de transformación se desplazan a tiempos mayores y a temperaturas ligeramente inferiores con relación a los diagramas isotérmicos. Además, no hay líneas de transformación por debajo de 450°C para la transformación de austenita a perlita.
La figura 13.8 muestra las distintas velocidades de enfriamiento para muestras de acero eutectoide continuamente enfriado desde las temperaturas de austenización hasta la temperatura ambiente. La curva A de enfriamiento representa un enfriamiento lentísimo, tal como podría obtenerse si suprimimos el calor del horno y permitimos al acero enfriarse a medida que el horno pierde calor. La microestructura en este caso debería ser de perlita gruesa. La curva de enfriamiento B, representa un enfriamiento más rápido, tal como debería obtenerse al retirar el acero austenizado del horno, y permitir su enfriamiento en aire en reposo. En este caso se forma una microestructura de perlita fina.

Figura 13.8. Diagrama de enfriamiento continuo para un acero al carbono eutectoide, con indicación de las microestructuras obtenidas a diferentes velocidades de enfriamiento.

La curva de enfriamiento C comienza con la formación de perlita, pero el tiempo es insuficiente para que se complete la transformación de austenita a perlita. La austenita remanente que no se transforma en perlita a temperaturas superiores, se transformará en martensita a temperaturas más bajas, comenzando a 220°C. La microestructura de este acero, en consecuencia, estará constituida por una mezcla de perlita y martensita. Enfriando a una velocidad mayor que la curva E, denominada velocidad crítica de temple, se conseguirá una estructura completamente martensítica. Esto es en síntesis las transformaciones que suceden en los aceros durante los enfriamientos continuos proporcionados industrialmente.