Austenita

La austenita es una estructura cristalina cúbica centrada en las caras del hierro que existe a altas temperaturas, típicamente por encima de los 912 grados Celsius en hierro puro. A diferencia de la ferrita, la forma del hierro a temperatura ambiente, la austenita no es magnética y es considerablemente más fuerte. La estructura toma su nombre de Sir William Chandler Roberts-Austen, un metalúrgico del siglo XIX. Cuando el hierro se calienta por encima de la temperatura crítica, los átomos se reordenan de una geometría cúbica centrada en el cuerpo a la disposición centrada en las caras que define la austenita.

La importancia práctica de la austenita radica en la producción de acero y el tratamiento térmico. Cuando el acero que contiene carbono se calienta al rango de la austenita, los átomos de carbono se disuelven en la red de hierro mucho más fácilmente que en la ferrita. Por esta razón, la austenita es el punto de partida para la mayoría de los procesos de endurecimiento y templado. Los aceros inoxidables, particularmente aquellos con alto contenido de níquel y manganeso, pueden permanecer austeníticos incluso a temperatura ambiente; estos se denominan aceros inoxidables austeníticos y son valorados por su resistencia a la corrosión y tenacidad.

La transformación de austenita a ferrita durante el enfriamiento se controla con precisión en la industria. El enfriamiento rápido desde la región austenítica atrapa los átomos de carbono en una estructura distorsionada llamada martensita, que es extremadamente dura pero frágil. Un enfriamiento más lento produce perlita, una estructura laminar de ferrita y cementita. La velocidad de enfriamiento, medida en grados por segundo, determina la dureza y tenacidad final del acero. Esta es la base del temple y revenido.

Tamaño de grano de austenita y trabajo

El tamaño de los granos de austenita formados durante el calentamiento afecta directamente las propiedades mecánicas finales. Los granos grandes producen grandes placas de martensita al templar, lo que lleva a estructuras gruesas y frágiles. Los granos finos refinan la microestructura martensítica. Por esta razón, los fabricantes de acero controlan cuidadosamente la temperatura y el tiempo de calentamiento, y a menudo utilizan formadores de austenita de grano fino como el aluminio o el vanadio para evitar el crecimiento del grano.

En algunos grados de acero, la austenita retenida, es decir, la austenita que no se transforma completamente en martensita durante el enfriamiento, en realidad mejora la resistencia al impacto y la ductilidad en las piezas terminadas. La cantidad de austenita retenida se mide metalográficamente o por difracción de rayos X, y se gestiona ajustando la temperatura de revenido. Este equilibrio entre dureza y tenacidad define gran parte de la ingeniería moderna del acero.