martensita

La martensita es una fase dura y frágil del acero que se forma cuando la austenita (hierro saturado con átomos de carbono) se enfría tan rápidamente que los átomos de carbono no pueden difundirse y organizarse en fases más blandas como la perlita. Los átomos se bloquean en una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo, dejando el carbono atrapado en solución sólida. Este proceso de temple, que típicamente enfría desde más de 900 grados Celsius a velocidades que superan los 100 grados por segundo, es lo que produce martensita en lugar de las microestructuras más blandas que se forman durante el enfriamiento lento.

La dureza de la martensita proviene de esta red cristalina distorsionada y de los átomos de carbono incrustados en ella. La dureza del acero medida en la escala Rockwell C aumenta drásticamente cuando se forma martensita, a menudo alcanzando de 50 a 65 HRC dependiendo del contenido de carbono. Sin embargo, esta dureza tiene un costo: la martensita también es frágil y propensa a agrietarse, especialmente cuando no está revenida. La misma estructura que la hace dura la hace lo suficientemente frágil como para romperse bajo impacto.

Revenido y uso práctico

Para que la martensita sea utilizable en herramientas y componentes reales, los metalúrgicos la revenido recalentándola a una temperatura controlada, típicamente de 150 a 650 grados Celsius. Este recalentamiento permite que parte del carbono precipite como carburos finos, reduciendo la distorsión tetragonal y disminuyendo ligeramente la dureza, al tiempo que mejora drásticamente la tenacidad. Las propiedades finales dependen completamente de la temperatura de revenido: una herramienta de corte podría ser revenida a 200 grados Celsius para mantener la máxima dureza; un resorte podría ser revenido a 400 grados Celsius para flexibilidad y resistencia al impacto.

El término martensita honra a Adolf Martens, un metalúrgico alemán del siglo XIX que estudió la estructura del acero endurecido bajo el microscopio antes de que su cristalografía fuera completamente comprendida. Observó la apariencia en forma de aguja o de placa de esta fase en muestras pulidas y atacadas, y el nombre se mantuvo incluso después de que la cristalografía de rayos X revelara la red tetragonal subyacente. En la siderurgia moderna, el control de la formación de martensita es fundamental para el tratamiento térmico; la velocidad de enfriamiento crítica requerida para formar martensita depende de la composición de la aleación, con el cromo, el molibdeno y otros elementos aumentando esa velocidad y haciendo que el acero sea más difícil de templar correctamente.

La formación de martensita no se limita a los sistemas hierro-carbono. Estructuras similares se forman en aleaciones no ferrosas y cerámicas cuando se enfrían rápidamente desde altas temperaturas, pero en la siderurgia el término martensita casi siempre se refiere a la martensita de carbono-hierro. Su presencia se verifica mediante pruebas de dureza, propiedades magnéticas o mediante el ataque de una sección transversal pulida y el examen de la microestructura bajo un microscopio, donde la martensita aparece como las características regiones en forma de aguja o de varilla.