4.1.1 Puntos Criticos Del Hierro Acero



Al estudiar el diagrama hierro-carbono, hemos visto que existen para cada "acero ciertas temperaturas, en las que en el calentamiento y en el enfriamiento muy lento hay transformación de los constituyentes microscópicos. Ahora vamos a examinar con más detalle esos puntos o temperaturas críticas y los fenómenos físicos que acompañan a esas transformaciones, señalando al mismo tiempo los procedimientos más utililiz ut izad ados os pa para ra su de dete term rmin inac ació ión. n.

Estados alotrópicos y puntos críticos del hierro Si se deja enfriar lentamente una muestra de hierro lo más puro posible, desde el estado líquido, se puede observar (fig. 25), que se solidifica instantáneamente a 1.535°.  Al continuar descendiendo la temperatura, no se observa nada anormal en el proceso de enfriamiento, hasta 1.400°. Entonces se nota una disminución en la velocidad de enfriamiento debida a un desprendimiento espontáneo de calor. 

Luego, hacia los 898°, se produce otro nuevo desprendimiento de calor y se aprecia otra disminución en la velocidad de enfriamiento bastante neta y pronunciada.  Hacia los 750° vuelve a ocurrir otra parada en el enfriamiento, que es ya la última antes de llegar a la temperatura ambiente. Esas temperaturas en las que ocurren esos fenómenos, se llaman temperaturas o puntos críticos, y se denominan Ar4, Ar3 y Ar2, respectivamente. 







La parada a 1.400°, (Ar4) corresponde a un cambio alotrópico del hierro, que pasa del estado de hierro delta al de hierro gamma. El punto Ar3 a 898°, señala la transformación de hierro gamma en hierro beta y el punto Ar2 a 750°, corresponde a la transformación del hierro beta en hierro alfa. la temperatura critica teórica de 721° es fija, las otras dependen de la velocidad de calentamiento o enfriamiento, y pueden variar bastante de unos casos a otros.

Puntos críticos de los aceros 

Si observamos los procesos de enfriamiento muy lento de diversos aceros con porcentajes variables de carbono, vemos que los puntos críticos que aparecen son diferentes.

  Ensayando un acero con 0,15 % de carbono,  se puede ver que en el enfriamiento, el punto  Ar3 aparece a 8500   aproximadamente, temperatura ligeramente inferior a la del hierro (fig. 28), es menos marcada su importancia que en aquél y señala el comienzo de la  separación de la ferrita pro-eutectoide, iniciándose por lo tanto una transformación de hierro gamma, en hierro beta.  Al continuar descendiendo la temperatura, aparece el punto Ar2 a 768", aproximadamente, que corresponde a la aparición del magnetismo del hierro, es decir, a la transformación del hierro beta en hierro alfa. 

Por fin, hacia 700° existe otro punto crítico Ar1; que no lo tiene el hierro y que es más acentuado cuanto mayor sea el contenido en carbono.  Este punto no marca un cambio alotrópico en toda la masa del acero, sino únicamente en la austenita residual y corresponde precisamente a la transformación de la austenita de composición eutectoide en perlita, o sea, la transformación del hierro gamma de la austenita en hierro alfa de la ferrita que forma parte de la perlita y la precipitación del carbono o carburo de hierro que tenía aquélla en solución y que ahora queda en forma de ceméntita. 





Como el hierro puro no contiene carbono, su austenita nunca alcanza la composición eutectoide y este punto no aparece en él. El acero extradulce, de 0,15 % de C, hacia los 700° contiene un poco de austenita de composición eutectoide y el punto Ar1, se marca muy ligeramente ; los aceros semiduros de 0,30 y 0,50 % de C, contienen en cambio más austenita eutectoide residual y el punto es más acentuado. En el calentamiento aparecen los mismos puntos, pero a temperaturas un poco superiores; esta diferencia es debida, como en el hierro, a la histéresis (cambio de fase no se produzca a la misma temperatura en ambos sentidos), y los puntos se denominan Ac1, Ac2 , y Ac3



En los aceros con más de 0,90 % de carbono, en el enfriamiento existe un punto crítico muy débil y muy difícil de observar, denominado Arc, que corresponde al comienzo de 1ra separación de la cementita y luego a temperatura más baja, aproximadamente hacia los 700° aparece el punto de

recalescencia(la

aleación atraviesa la   temperaturade

), mucho más importante y destacado, correspondiente a la transformación de la austenita en perlita. solidificación y sin embargo continúa líquida



La primera noticia de la existencia de esa zona crítica se tuvo gracias al fenómeno del temple. Desde muy antiguo se conoce la gran dureza que adquieren los aceros en el temple. Se sabía que si el acero se calienta por encima de cierta temperatura y luego se enfría rápidamente, se endurece, y también se sabía que para que se endurezca hace falta precisamente rebasarla







Si el acero se calienta a temperatura un poco inferior a la crítica, aunque se enfríe muy rápidamente, no se endurece (fig. 31). Esto señaló dé una forma clara la existencia de ciertas temperaturas críticas que regulan esos fenómenos Cuando se trata de aceros de más de 0,90 % de carbono, el aumento de dureza es muy brusco En cambio, cuando se trata de aceros hipoeutectoides, en el calentamiento existen dos puntos críticos, el Ac , y el Ac 3 , que se señalan claramente en los ensayos de temple a temperaturas crecientes (fig. 31)