2.1 CURVAS TTT (trabajo realizado por Jose A.Ordóñez).


Hasta ahora se han estudiado las transformaciones que tienen lugar en estado sólido con velocidades de enfriamiento extremadamente lentas.
Sin embargo, es muy importante estudiar los diagramas correspondientes a estas transformaciones a distintas velocidades, jugando con la variable del tiempo.
Y es este el objetivo de los diagramas de enfriamiento con curvas TTT, básicos para entender los posteriores tratamientos térmicos a los que se somete el acero: temple, revenido, normalizado y recocido.

Estos diagramas representan la temperatura -en ºC- (eje de ordenadas) frente al tiempo, en escala logarítmica (eje de abscisas). Son de gran utilidad para entender las transformaciones que el acero va a sufrir en condiciones isotermas (misma temperatura). Y concretamente con la fase sólida de la austenita (carbono en Fe gamma), la cual es inestable por debajo de la temperatura de austenizacion (A1=727ºC), es preciso conocer cuánto tiempo necesita para iniciar su transformación, cuánto tiempo necesita para que esa transformación termine y qué estructura cristalina tenemos tras ella, es decir, necesitamos conocer cuál es el producto de dicha transformación.

Abajo tenemos un diagrama de curvas TTT corespondiente a un acero de composición eutectoide (0.8% de contenido en C).

Para su obtención, se lleva a cabo los siguientes pasos:


1) Se toman varias probetas iguales de dicho acero.
2) Se calientan a una temperatura superior a la de austenización en un horno o bien en un baño de sal fundida.
3) Se mantienen allí un tiempo determinado, el que sea necesario hasta que se transformen completamente en austenita.
4)Una vez que se haya logrado esta estructura cristalina de la austenita, se enfrían bruscamente hasta la temperatura deseada- por debajo de la de austenización- y se mantienen en condiciones isotermas hasta que finalice el proceso.
5) En distintos intervalos de tiempo, se sacan dichas probetas, y tras enfriarse nuevamente, a temperatura ambiente, a gran velocidad, se estudia sus durezas y sus composiciones micróscopicas.
6) Por último, en función de ese estudio, se determina el tiempo que ha tardado en empezar a transformarse la austenita y en terminar dicha transformación.

Repitiendo este proceso para distintas temperaturas (que sean inferiores a los 727ºC), se obtienen una serie de puntos que dan como resultado el diagrama TTT,el cual nos da la cantidad de austenita transformada en función del tiempo, a temperatura constante.


Diagrama_TTT_acero_al_carbono.png

Como se puede apreciar en este diagrama, debajo de la temperatura A1 la austenita deja de ser estable. En esta zona, el diagrama delimita tres zonas:

- Una, en la que la austenita está en fase metaestable (es decir,no es del todo estable ya que el transcurso del tiempo se transformará).
- Otra zona, donde está teniendo lugar la transformación.
- Una última zona, en la que la asutenita transformada ya si es estable.

Ya hemos visto el diagrama de un modo general. Ahora pasaremos a un estudio más serio, en el que analizaremos todos los posibles cambios que pueden ocurrir en función de la temperatura y el tiempo transcurrido.
En la curva TTT-imagen superior-, está delimitada con una línea roja el inicio de la transformación de la austenita, y con una azul el fin de esa transformación , dando como resultado unas típicas curvas en forma de C. Sin embargo,se aprecian también en la parte inferior del diagrama unas lineas horizontales , denominadas Ms y Mf, las cuales marcan , respectivamente, el inicio y el final de la transformación martensítica ( ya veremos más adelante qué es este compuesto).

De acuerdo con la representación gráfica del diagrama, podemos llegar a las siguientes conclusiones, al variar la TEMPERATURA:
-A una temperatura inferior pero bastante próxima a A1, se necesitan enfriamientos extremadamente lentos- es decir, tiempos muy elevados- para que tenga lugar la transformación eutectoide de la austenita, la cual se transformará en perlita.
-A una temperatura baja, la lentitud en los tiempos fenómenos de difusión hace que el tiempo de transformación se alargue, y la austenita se transforme en bainita, cuya estructura es intermedia entre al de la martensita y la perlita.
-A temperaturas intermedias, se necesita poco tiempo para que tenga lugar la transformación , ya que en esta región la curva roja - inicio de la transformación de la austenita-, se encuentra más cerca del eje de ordenadas. Al punto más cercano a este eje se le llama nariz perlítica, y la temperatura correspondiente a este punto es la que nos indica qué estructura cristalina es la que vamos a tener después de la transformación (por encima de la "nariz", obtendremos perlita; y por debajo de ella, bainita).

Estudiemos ahora el diagrama del mismo modo, pero teniendo en cuenta la variación del TIEMPO:
- Tiempos muy largos implican enfriamientos extremadamente lentos, con tamaños de granos más grandes en una estructura perlítica- lo más normal- o bainítica según la temperatura a la que finalice el enfriamiento.
- Tiempos intermedios implican enfriamientos a velocidades medias,en las que la estructura resultante será perlítica o bainítica dependiendo de la temperatura a la que lleguemos.
- En cambio, tiempos breves implica velocidades de enfriamiento extremadamente rápidas, con formación de granos muy pequeños y muchas juntas de éstos.En general, en estos casos, la austenita experimenta una transformación a gran velocidad, dando como resultado martensita, siendo la solución de los aceros más dura que existe- si exceptuamos la cementita- y cristalizando en una red tetragonal centrada en el cuerpo.En estos casos -donde las velocidades de enfriamiento son muy rápidas-,la nariz perlitíca nos da un nuevo término: la velocidad crítica de temple, que es la velocidad mínima a la que se debe enfriar un acero para que su estuctura resultante sea 100% martensita. Se trata de un valor muy importante, de gran interés no sólo en el estudio del diagrama Fe-C, sino también a nivel industrial.