Curva di Bain

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Le curve di Bain, sono dei diagrammi sperimentali che permettono di identificare le strutture ottenute al termine di un determinato processo di raffreddamento.

Si procede a studiare la trasformazione dell’austenite in perlite a diverse velocità di sottoraffreddamento utilizzando alcuni provini di un acciaio eutettoide (C 0,77%) portato da una temperatura superiore ai 723 °C a temperature diverse, come 710 °C, 700, 680, ecc… La trasformazione avviene, perciò, con un grado di sottoraffreddamento via via crescente. Questo grado di sottoraffreddamento fa sì che la reazione diventi via via più veloce, almeno fino a 550-500 °C (sotto queste temperature vengono, infatti, ostacolati i moti diffusivi).

Curve di Bain

Riportando in grafico i tempi di inizio e fine trasformazione in funzione della temperatura alla quale essa avviene, si ottengono le curve di Bain, con in ordinate la T e in ascisse il logaritmo del tempo. Come si nota dal grafico, sopra 723 °C è stabile l’austenite. Sotto, fino alla curva di inizio trasformazione si ha austenite metastabile. Tra le due curve austenite in trasformazione, cioè austenite + perlite. Sotto la seconda curva perlite. Sotto i 300 °C, però, la diffusione risulta così ostacolata che l’austenite non riesce più a espellere il carbonio che rimane intrappolato nel reticolo. Si avrà sempre una trasformazione in ferrite (CCC), ma essa contiene un eccesso di carbonio (0,81%, mentre la solubilità è inferiore allo 0,025%) che distorce il reticolo, passando a una struttura a cella elementare tetragonale. Si ha, cioè, una soluzione solida soprassatura di carbonio in ferro α, detta martensite.

Nel complesso, facendo avvenire la trasformazione ad alta temperatura la nucleazione risulta abbastanza scarsa e si ottiene una perlite grossolana. A temperatura minore, invece, avendo sottoraffreddamenti maggiori, si ha maggiore nucleazione e minore crescita, il che comporta una perlite via via più fine. Addirittura era impossibile distinguere tipi di perlite così ottenuti con il microscopio ottico che, a fine 1800, tali strutture furono battezzati con nomi diversi: sorbite (che si forma tra 650 e 550 °C), troostite (tra 550 e 400), bainite (tra 400 e 300). Essi, però, non sono altro che perlite a grana cristallina via via più fine, come confermato dai microscopi elettronici. (Al di sotto dei 300 °C, ricordiamo, si forma martensite con una struttura aghiforme o lamellare.)

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