La Bainita


La Historia de la Bainita se remonta a finales de los años 1920, en el transcurso de unos estudios pioneros para la época sobre la transformación isoterma de la Austenita a temperaturas superiores a la Martensita, fueron la base para que Davenport y Bain años después se percataran de una micro estructura de forma acicular oscura que era muy diferente a la Perlita o Martensita observadas en el mismo acero. En un principio la llamaron micro estructura Martensita ± Troostita, ya que consideraron que tenia una forma martensitica pero templable, esta estructura fue objeto de numerosos estudios debido a sus interesantes propiedades y los estudios fueron publicados por Bain en 1939 pero también es destacable la contribución de Lewis (1929) y Robertson (1929) que fueron los primeros en publicar los resultados de la transformación isoterma de la Austenita, los experimentos de Bain y Davenport fueron realizados con hilos de acero y mostraron el caracter progresivo de la transformación isotérmica de la Austenita sus experimentos tuvieron éxito debido al uso de muestras muy delgadas y al método de representar los datos en forma de tiempo-temperatura-transformación los resultados fueron tan elegante que se siguieron usando este tipo de curvas (diagramas TTT).

En 1934, el personal de investigación del laboratorio decidió llamar a la micro estructura obtenida por los experimentos Bainita en honor de su colega CE Bain, que había inspirado alos estudios. El nombre de Bainita no se utilizo inmediatamente y fue usado mas bien en un documento relativo a la nomenclatura de productos de transformación en los aceros.


Los aceros bainiticos son mas duros y resistentes que los perlíticos porque tienen una estructura mas fina a base de partículas diminutas de Cementita en una matriz ferrítica por este motivo exhiben una interesante combinación de resistencia y ductilidad. En la industria no fueron muy explotados a pesar del optimismo inicial sobre el potencial de los aceros bainiticos. El desarrollo comercial
tardo muchos años en establecerse porque los aceros no eran mejores que los martensíticos revenidos, en parte debido a la gruesa Cementita y partículas asociadas con Bainita y a que las técnicas de enfriamiento utilizadas en aquella época no permitiían la obtención de aceros bainíticos. No fue hasta 1958 que Irving y Pickering plantearon la producción continua de aceros bainiticos utilizando tratamientos térmicos. El auge del uso de este tipo de aceros y el perfeccionamiento de su obtención es de los últimos 25 años con el uso de aceros con Cr y Mo

En la transformación bainítica y de acuerdo con Bhadeshia, la nucleación tiene lugar con difusión de carbono en condiciones de paraequilibrio. Al igual que en la martensita, el cambio de forma hace que el mecanismo de crecimiento de la ferrita bainítica sea adifusional. La bainita crece en forma de placas delgadas con el fin de minimizarla deformación asociada a los desplazamientos. Para que el crecimiento de la Bainita tenga lugar, la energía de crecimiento ha de superar a la energía de deformación, estimada en un valor de 400 J mol-1. La temperatura de transformación bainítica (Bs) viene dada por la expresión “Bs(ºC)=830-270%C-90%Mn-37%Ni-70%Cr-83%Mo dada por Steven y Haynes (1956)” Ademas, se puede definir también una temperatura a la cual la reacción bainítica no se completa durante la transformación isotérmica (Bf) que se encuentra aproximadamente a 120ºC por debajo de Bs
La Bainita puede definirse según su micro estructura como el producto de una reacción eutectoide no laminar, en oposición con la perlita la cual es producto de una reacción eutectoide laminar. Dado que la transformación se realiza a menor temperatura que la Perlítica, la Bainita pierde la característica laminar de ésta y tiende a tomar forma de agujas, (en una vista plana), en las cuales se entremezclan las fases ferrita y cementita


La Bainita formada entre 350 y 550°C, se llama bainita superior o plumosa, en ella la cementita esta en forma de barras y no en placas. Estudios han mostrado que la ferrita y la Cementita nuclean independientemente y que el elemento que controla el crecimiento de la Bainita superior es la difusión del carbono en la Austenita. El crecimiento de la ferrita y de la Cementita es cooperativo, la primera rechaza el carbono que es recibido por la segunda. Sin embargo estaestructura es demasiado fina para ser resoluble en el microscopio óptico; ademas, al atacarse químicamente se observa como material claro.
La Bainita formada por transformación isotérmica entre 250 y 350°C se conoce como Bainita inferior. Debido a que la difusión del carbono es baja a esta temperatura, la Cementita precipita internamente en las placas de ferrita. A diferencia de lo que sucede en la Martensita en la cual los carburos precipitan en dos o mas direcciones, en la Bainita inferior la precipitación de carburos tiene una orientación predominante en la cual la plaquillas de Fe3C forman 55° con el eje longitudinal de la aguja de ferrita. En la formación de Bainita inferior, la ferrita se produce a partir de la Austenita por desplazamiento de corte y luego precipita la Cementita al interior de la ferrita Se observa al microscopio óptico en forma de placas oscuras

Propiedades mecanicas:
Dureza: La dureza en la Bainita aumenta linealmente con la concentración de carbono, aproximadamente 190 HV*(%C) (Irvine y Pickering, 1965) Este comportamiento explica porque la Perlita crece de carbono enriquecido y Austenita, por lo tanto contiene una fracción mucho mayor de Cementita que la Bainita. La bainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rc comprendida entre las correspondientes a la perlita y a la martensita

Resistencia a la tracción: aunque hay pruebas de que la Bainita conserva un exceso de concentración de carbono, incluso después derecocido (Bhadeshia y Waugh, 1981) y esto podría ser determinante para su resistencia, existen ensayos de densidad de dislocación y el número de densidad de partículas de carburo que se basa en una descripción macroscópica del rendimiento en que una dislocación de borde genera un gran estrés y una concentración suficiente para estimular una dislocación en una fuente de grano adyacentes, con lo que se transmite a través de los granos. El límite de elasticidad varía a la inversa del tamaño de grano esto nos indica que los carburos no contribuyen mucho a la fuerza de la Bainita es una conclusión del analisis empírico


BIBLIOGRAFIA

- Bainite in Steels (Transformations, Micostructure and
Poperties) - 2nd Edition
H. K. D. H. Bhadeshia
Published by the Institute of Materials
Publication Date March 2001
https://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/newbainite.html
- Superbainita Una nueva micro estructura bainitica de alta
Resistencia
García-Mateo, C.; Caballero, F. G.; Bhadeshia, H. K. D. H.
Articulo 2005 CENIM-CSIC (https://revistademetalurgia.revistas.csic.es/index.php/revistademetalurgia)
- Bainita
Wikipedia
Articulo https://es.wikipedia.org/wiki/Bainita
-Transformación Bainitica en Aceros Sometidos a condiciones de
enfriamiento continúo
HIGUERA COBOS O. F.; TRISTANCHO REYES J. L.; FLOREZ
GARCIA L. C.
Articulo Scientia et Técnica año XIII, No 36, septiembre de 2007. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701