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CONSTITUYENTES MICROSCPICOS DE LOS ACEROSLa metalografa, que tiene por objeto el estudio de la estructura de los metales, naci en el pasado siglo XIX. Sorby, en Inglaterra fu el primero que utiliz en los ao 1856 a 1864 el examen por reflexin y el microscopio para los estudios Metalogrficos. Por el ao 1878, comenz Martens en Alemania sus estudios sobre la microestructura de los aceros y fundiciones. El francs Floris Osmond en colaboracin con Werth public en 1883 su Teora celular de los aceros, explica cmo los aceros estn constituidos por un ncleo de hierro, rodeado por un cemento que desaparece con el temple.

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Ferrita La ferrita es hierro alfa, o sea hierro casi puro, que puede contener en solucin pequeas cantidades de silicio, fsforo y otras impurezas. En los aceros aleados, suelen formar solucin slida con la ferrita o hierro alfa, el nquel, manganeso, cobre, silicio, aluminio, etc. Cristaliza, en el sistema cbico, de cuerpo centrado. Tiene aproximadamente una resistencia de 28 Kg/mm2, 35% de alargamiento y una dureza de 90 unidades Brinell. Es el ms blando de todos los constituyentes del acero, muy dctil y maleable.3

Microestructura del acero al carbono, cristales blancos de ferrita

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Cementita La cementita es carburo de hierro, CFe3, contiene 6,67 % de carbono y 93,33 % de hierro. Es el constituyente ms duro y frgil de los aceros al carbono, su dureza es superior a 68 Bockwell-C y cristaliza formando un paraleleppedo ortorrmbico de gran tamao (4,5 x 5 x 6,7 ). Por su gran dureza queda en relieve despus del pulido, pudiendo conocerse perfectamente el contorno de los granos o de las lminas por el sombreado que aparece con iluminacin oblicua.

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Microestructura del acero 1%C, red blanca de cementita7

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Perlita Es un constituyente eutectoide formado por capas alternadas de hierro alfa y carburo de hierro CFe3, o lo que es lo mismo, de ferrita y cementita. Es de composicin qumica constante y definida contiene aproximadamente seis partes de hierro y una de carburo, que corresponden a 13,5 % de CFe3 y 86,5 % de Fe y a 0,9% de C y 99,1 % de Fe. Tiene una resistencia de 80 Kg/mm2 y un largamiento de 15% aproximadamente. La perlita aparece en general en el enfriamiento lento de la austenita o por transformacin isotrmica de la austenita en la zona de los 650 a 725.10

Microestructura del acero al carbono, cristales oscuros de perlita

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Austenita Es una solucin slida de carbono o carburo de hierro en hierro gamma. Puede contener desde 0 a 1,7% de carbono y es, por lo tanto, un constituyente de composicin variable. Todos los aceros se encuentran formados por cristales de austenita cuando se calientan a temperatura superior a las criticas (Ac3 Accm).

El nombre de austenita fu dado en memoria del metalurgista ingls Robert Austen.12

Microestructura de la austenita

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Martensita Es el constituyente tpico de los aceros templados. Se admite que est formado por una solucin slida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en hierro alfa, y se obtiene por enfriamiento rpido de los aceros desde alta temperatura. Despus de los carburos y de la cementita, es el constituyente ms duro de los aceros. Tiene una resistencia de 170 a 250 Kg/mm2, una dureza de 50 a 68 Rocwell-C y alargamiento de 2,5 a 0,5% . Es magntica. El nombre de martensita fu dado por Osmond en honor de Martens, notable metalurgista alemn.14

Microestructura de la martensita

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Troostita Es un agregado extremadamente fino de cementita y de hierro alfa. Se produce por enfriamiento de la austenita a velocidad ligeramente inferior a la crtica de temple, o por transformacin isotrmica de la austenita a temperaturas de 500 a 600 aproximadamente segn sea la composicin de los aceros. Aparece en los aceros enfriados desde el estado austentico a velocidades ligeramente inferiores a las de temple y en el corazn de grandes piezas templadas en agua, y de otras pequeas templadas en aceite. Sus propiedades fsicas son intermedias entre la martensita y la sorbita. Es magntica. Tiene una resistencia de 140 a 175 Kg/mm2, su dureza es de 400 a 500 Brinell, y el alargamiento de 5 a 10%. El nombre de este constituyente fu dado por Osmnond 16 en memoria del fsico francs Troost.

Sorbita Es un agregado fino de Cementita y hierro alfa. Se obtiene por enfriamiento de la austenita a velocidad bastante inferior a la crtica de temple o por transformacin isotrmica de la austenita en la zona de 6000 a 6500 aproximadamente. Su resistencia es de 88 a 140 Kg/mm2 su dureza de 250 a 400 Brinell y su alargamiento es de l0 a 20 %. Es el constituyente de mxima resiliencia de los aceros. El nombre de sorbita fu dado por Osmond en honor del metalurgista ingls Sorby.17

bainita Fu Bain, al estudiar la transformacin de la austenita a temperatura constante, quien primero lo clasific con precisin. Los discpulos de Bain llamaron, en honor a su maestro, bainita a este constituyente que se forma en esa isotrmica transformacin de la austenita, cuando la temperatura del bao de enfriamiento s de 2500 a 600 aproximadamente. Se diferencian dos tipos de estructuras. Bainita superior de aspecto arborescente, formada a 50005500. Bainita inferior, formada a ms baja temperatura 250-400, que tiene un aspecto acicular bastante parecido a la mar tensita18

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Carburos Son cuerpos muy duros que se forman al combinarse algunos elementos especiales con el carbono. De acuerdo con su constitucin, se pueden considerar tres clases diferentes: 1. Los carburos simples que estn formados por un elemento especial combinado con el carbono. 2. Los carburos dobles de un elemento especial y hierro, y 3. Los carburos constituidos por mezclas isomorfas de un carburo simple con el carburo de hierro. A altas temperaturas estos carburos pueden disolverse en el hierro y pueden formar, por lo menos parcialmente, solucin slida con la austenita. Se presentan principalmente en los aceros rpidos, aceros indeformables con alto contenido en cromo, etc., siendo el cromo, tungsteno, molibdeno y vanadio los elementos que 20 los forman.

Distribucin y efecto de los elementos aleados La presencia de elementos aleados: cromo, nquel, molibdeno, wolframio, etc., no se puede apreciar en el examen microscpico, por ser exactamente iguales las estructuras perlticas, sorbiticas, etctera, de los aceros al carbono que las de los aceros especiales. En cambio, despus de idnticos tratamientos trmicos en los aceros aleados se obtienen estructuras diferentes a las de los aceros ordinarios del mismo contenido en carbono. As, por ejemplo, un acero de 0,30% de carbono es perltico, y en cambio uno de 0,30 % de carbono, 1,25 % de cromo, 5 % de nquel y 0,60 % de molibdeno es martenstico; esto quiere decir que si calentamos ambos aceros a 8500 y los dejamos enfriar al aire, el acero al carbono aparece con estructura perltica y el aleado con 21 estructura martenstica.

Nanotubos de carbonoLos nanotubos son molculas con forma de cilindro, cuerpo geomtrico que les garantiza ser la microestructura ms resistente del mundo, 300 veces ms que el acero. Adems, por su peculiar forma, los nanotubos pueden conducir por su interior flujos de otros tomos o de electrones.

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