Debido a las numerosas preguntas que han llegado, y que dicen relación con la diferencia entre las Lineas de Widmanstaetten Fe-Ni típicas de un Siderito y aquellas propias de un acero fabricado (Ferrita Widmanstaetten, Fe-C), a continuación entregamos una detallada explicación de este fenómeno. Para ello, las preguntas que nos han dirigido los lectores han sido resumidas en la siguiente:
Pregunta: En el Blog es mostrado un par de fotos que diferencian la Ferrita Widmanstatten existente en un Acero actual con la existente en la Roca Veas-01. Basicamente, se ve que la diferencia está en que el Grano de Austenita en Veas-01 es miles de veces mayor que en el de los aceros comunes, lo cual justificaría la confusión del Dr. Bern Lehmann con las Bandas de Widmanstatten presentes en los Meteoritos Metálicos o Sideritos. Pero, ¿cuál es la diferencia en los procesos de formación entre una Ferrita Widmanstatten (Fe-C) y las Lineas de Widmanstatten (Fe-Ni)?
Por otro lado, la Profesora de Geoquímica Sra. Soledad Fernandez Santín, de la Facultad de Ciencias Geológicas de la Universidad Complutense (UCM) de Madrid, España, en sus apuntes sobre Geoquímica, explica la Relación de las Figuras de Widmanstatten con el Tamaño del Cuerpo Padre del Meteorito. La profesora Fernandez dice que gracias a las Figuras de Widmanstatten es posible conocer las dimensiones del (o de los) cuerpos padres de los Meteoritos. Ella escribe: “Para que el Fe y el Ni puedan desplazarse y reorganizarse originando las bandas de desmezcla, significa que el ritmo de enfriamiento debe ser muy lento; ritmo comprendido entre los límites de 1º C a 10º C por cada millón de años (por cada 1 Ma). Si en un Asteroide se supone conocidos el Radio del cuerpo planetario, la Capacidad Calorífica, la Conductividad Térmica, el contenido de Elementos Radioactivos, es posible realizar una serie cálculos para determinar las velocidades de enfriamiento de dicho Asteroide o Cuerpo Planetario. Entonces, por las Figuras de Widmanstatten sabemos que su enfriamiento es de 1 a 10 ºC por cada Ma.:
La foto siguiente muestra la textura de Widmanstaetten o Lineas de Widmanstaetten formadas entre Fe y Ni, con longitudes que bordean los 3 a 4 centímetros, siendo éstas visibles sin la utilización de lupa o microscopio.
Lineas de Ferrita Widmanstatten Fe-C
En la imagen siguiente se muestra una estructura conocida como Ferrita Widmanstaetten, y que es formada por Fe y C. Esta foto muestra el interior de un Grano de Austenita de miles de micrometros, correspondiente a una muestra metálica tomada de Veas-01, y analizada en la Universidad Técnica de Clausthal, Alemania.
Al observar estas dos últimas fotos, es claramente visible que las líneas de Widmanstaetten que encontramos en la segunda imágen no corresponden a la textura de Fe-Ni típicas de los Sideritos con un contenido de Ni superior a un 5%. En el caso de la Gran Roca Veas-01, la presencia de Ni de tan sólo un promedio de 0.2%, hace técnicamente imposible la formación de las estructuras de desmezcla entre fierro y niquel.
¿Por qué entonces llama la atención esta estructura hallada en Veas-01?. La razón está en que el Grano de Austenita de Veas-01 es inusualmente grande. Para los aceros actualmente fabricados los tamaños de grano suelen estar dentro de los rangos de 30, 55 o 100 micrometros (ver tabla abajo).
Uno podría preguntarse qué sucede con los tiempos de enfriamiento en la formación de Ferrita Widmanstaetten, y compararlos con los tiempos descritos en la tabla antes mencionada para las Bandas de Desmezcla Fe y Ni.
Lo primero que uno podría intuir es que los procesos de formación y enfriamiento de Lineas Fe-C son análogos a los de las Lineas Fe-Ni; esto es, mientras más lentamente se enfría el Cuerpo Principal o Cuerpo Padre, mayores serán los anchos y las longitudes de la lineas de la Ferrita Widmanstaetten.
No obstante, el profesor Harry Bhadeshia, de la Universidad de Cambridge, muestra que el proceso de formación de la Ferrita Widmanstaetten es inverso al descrito para las Bandas de Fe-Ni. Para formar un Grano de gran tamaño se debe primeramente austenitizar el acero a altas temperaturas para luego enfriarlo rapidamente de modo de favorecer la formación de Ferrita Widmanstaetten, a expensas de la Ferrita Alotriomórfica. En otras palabras, mientras mas larga y ancha sea la banda de las lineas Fe-C, significa que el proceso de enfriamiento ha sido extremadamente rápido. El profesor Bhadeshia cree que las Bandas de la Ferrita Widmanstaetten de Veas-01 se formaron en un proceso cinético de enfriamiento que habría tomado alrededor de un segundo (1 s).
Para detalles del mecanismo de formación de ferrita, reacciones simultaneas simples, reacciones simultáneas complejas, ferrita alotriomórfica, ferrita Widmanstaetten, y nucleación de Perlita en aceros, recomiendo la lectura del siguiente trabajo de los autores S. J. Jones y H. Bhadeshia:
"Kinetics of the Simultaneous Descomposition of Austenite into several Transformation Products". University of Cambdridge, Department of Material Science and Metallurgy, Pembroke street, Cambridge CB2 3QZ, U.K.
http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/simultaneous.pdf
Para efectos de comparación en el tamaño de grano se agraga a continuación una tabla tomada de dicho documento, donde se indican las fracciones medidas y las fracciones calculadas para ferrita alotriomórfica y Widmanstaetten para granos con tamaño de 30 micras, 55 micras y 100 micras.
NUEVAS MICROFOTOGRAFIAS
Por último, y para concluir con la presente exposición, ponemos en este Blog algunas fotografías adicionales.
Durante marzo del presente año, la oficina Carlos Hidalgo & Asociados contrataron los servicios de Microsonda (SEM) del Departamento de Geología de la Universidad de Chile. Las siguientes microfotos fueron tomadas sobre más de 6 muestras metálicas, extraídas de la gran Roca Veas-01, y analizadas por el Dr. Mauricio Belmar.
En esta fotografía se observa un conjunto de estructuras ovilladas, constituídas por una especie de pequeños gránulos (fundamentalmente compuestos de Fe). Estas estructuras se disponen aleatoriamente sobre la matriz ferrítica dando la impresión de largos “rosarios” o “collares” cuyas cuentas poseen un diámetro variable que van entre los 0.83 micrómetros y los 1.2 micrómetros. En la microfoto siguiente se muestra una ampliación de la foto anterior.
En las dos fotos puestas a continuación se aprecia, inserto en un borde de grano, un par de cristales. En la primera imagen se muestra un cristal de Ni y Cu de unos de 22 micrometros del largo por 4 micras de ancho. De la misma manera, y aunque la forma de la estructura es diferente, en la segunda microfoto se observa un nuevo cristal de Ni y Cu fue encontrado en otra zona. Ambas fotos corresponden a una misma muestra metálica, extraída a unos 4 centímetros de profundidad sobre la superficie de Veas-01.
Finalmente, dejando detalles y explicaciones técnicas para un próximo artículo, sin entrar a fondo entregamos al público un conjunto de microfotografías interesantes, luego de analizar diversos trozos metálicos del interior de Veas-01:
En esta microfoto se pude observar unas curiosas formas que se repiten, que no son producto del pulido de la muestra. Estas formas además tienden a alinearse (en el caso que no se trate de una estructura completa) siendo la longitud de cada semiciclo (medido de extremo a extremo) de alrededor de 85 micras.
Las bandas o rectas que se observan en el acero Veas-01 (ver las dos fotos siguientes) son típicas y comunmente observadas en meteoritos metálicos, y su orígen se presume es debido a grandes colisiones o violentos impactos del Cuerpo o Trozo Principal con otros cuerpos en el espacio, o bien con la superficie de la Tierra (durante el ingreso).
En la imágen siguiente, se aprecia cómo la microsonda detecta la presencia de la Ferrita Widmanstaetten, además de observarse el tamaño del Grano de Austenita.
La microfoto que se adosa a renglón seguido corresponde a extrañas formaciones en la matriz metálica, encontradas en diferentes muestras de Veas-01. El ancho de estas estructuras bordea el orden de la micra.
