El papel de los elementos aleantes

El carbono ejerce un gran efecto sobre el rango de temperaturas en el cual la transformación bainítica superior o inferior tiene lugar. Como se puede deducir de la siguiente ecuación, los elementos aleantes reducen la temperatura BS, pero es el carbono el que ejerce una mayor influencia:

BS (°C) = 830-270C -90Mn-37Ni-70Cr-83Mo

donde las concentraciones son dadas en % en peso. El carbono presenta mayor solubilidad en la austenita que en la ferrita, y es un gran estabilizador de la austenita, lo cual se traduce en un retardo general de la cinética de la reacción bainítica. Por otro lado, la cantidad de carburos presentes en la microestructura final aumenta proporcionalmente con la concentración en carbono del acero. Conviene entonces mantener los niveles de carbono por debajo del 0.4 % en peso, si se desea asegurar unas propiedades mecánicas adecuadas. De hecho, se ha averiguado, que un incremento en la concentración de carbono favorece la formación de bainita inferior. Esto es debido a que es mas difícil descarburar las placas de ferrita sobresaturada antes de que la precipitación de carburos tenga lugar.

En aceros Fe-C, la transformación ferrita y perlita comienzan a temperaturas más altas y tiempos muy cortos, lo que hace realmente difícil la posibilidad de obtener una microestructura bainítica mediante enfriamiento continuo. Si la reacción ferrítica es particularmente rápida, la dificultad de obtener bainita isotérmicamente es incluso mayor. La adición de elementos aleantes generalmente provoca un retraso en la transformación ferrítica y perlítica y un desplazamiento de la reacción bainítica hacia temperaturas más bajas. Esto a menudo da lugar a una separación de las transformaciones y a un TTT con un claro distanciamiento de las curvas C para la transformación perlítica y bainítica. A pesar de todo, es aún difícil obtener un microestructura completamente bainítica, debido a la proximidad de la transformación martensítica.

La adición de un 0.002% en peso de Boro a un acero bajo en carbono y aleado con un 0.5% en peso de Mo, puede ser una forma efectiva de aislar la transformación bainítica. Miertras el molibdeno favorece la reacción bainítica, el boro retarda la reacción ferrítica mediante su segregación en las fronteras de grano austenítico, permitiendo así que la transformación bainítica tenga lugar a tiempos más cortos. Por otro lado, la curva C bainítica no se ve afectada por la adición de boro, de tal forma que no se intensifica la transformación martensítica. Consecuentemente, aceros completamente bainíticos, pueden obtenerse a un cierto rango de velocidades de enfriamiento.