El distinto enfriamiento entre este acero y los de su misma composición pero recocidos y normalizados, genera una microestructura diferente que, lógicamente, condiciona sus propiedades macroscópicas. Partiendo de un estado de austenización, la elevada velocidad de enfriamiento a la que es sometido, hace que el diagrama Fe-C no sea válido para predecir las fases que van a aparecer, ya que se aleja demasiado de las condiciones de enfriamiento de equilibrio Figura 1.
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| Figura 1 | |
Durante el rápido enfriamiento, la difusión del carbono se ve muy limitada, de modo que se obtiene una solución sobresaturada de C en hierro α. El exceso de C en la estructura cúbica de la ferrita hace que esta se deforme hasta convertirse en una red de tipo tetragonal. A esta estructura se le denomina martensita. Es un microsconstituyente de no equilibrio, que tiende a descomponerse en las estructuras que indica el diagrama Fe-C a temperatura ambiente (α y Fe3C). Lo que sucede es que dicha descomposición, pese a ser termodinámicamente favorable (ΔG < 0), es muy lenta. Tanto que, a efectos prácticos, se puede considerar a la martensita como una estructura estable a temperatura ambiente.
La sobresaturación de C crea tensiones en la red cristalina de la martensita confiriéndole una elevada dureza. De hecho, es el microconstituyente más duro y resistente que puede encontrarse en un acero, aunque también es el más frágil. Observada mediante microscopía óptica tiene forma acicular, asemejándose a un montón de paja, cuando se emplean bajos aumentos, Figuras 2 y 3.
Figura 2
Figura 3