ESTUDIO DE LAS MACRO Y MICROESTUCTURAS OBTENIDAS POR VARIACIÓN DE LA CANTIDAD DE INOCULANTE, CON OBJETO DE MODIFICAR EL CONTEO DE NODULOS.

Autores: E.Rangel S., J.S. Meza E., J. M. Ramírez C., DIMM, ESIQIE, IPN.

Resumen

El grado de refinamiento en la matriz estructural, se estudió desde el punto de vista del conteo de nódulos. Para ello se analizaron sus efectos en este material, que fue vaciado en moldes de arena sílica, con análisis químico semejante y utilizando como variable referencial, el porcentaje de inoculante aplicado.

Las caracterizaciones de las macro y microestructuras, así como la estimación de la micro segregación se realizaron conforme a los procedimientos estándares ya establecidos.

Los resultados alcanzados son indicativos de que el conteo de nódulos en sí, no ejerce una influencia significativa en las estructuras obtenidas durante la solidificación.

Introducción

La frase "conteo de nódulos" se aplica al concepto de la presencia de los nódulos de grafito que se encuentran en la unidad de área estimada, v-gr. 100 nódulos por unidad de área (mm cuadrado).

Se le ha utilizado como una referencia confiable del grado de una buena calidad del hierro nodular, así como su mejor desempeño en cuanto a sus propiedades físicas y mecánicas se refiere.

El modelo de solidificación empleado, se basa en considerar a cada nódulo que está rodeado de austerita ("ojo de buey") como una unidad de solidificación y está clasificado como "modelo uninodular".

Con este modelo es posible predecir cuales zonas son las últimas en solidificar y es en ellas en las que las regiones microsegregadas se distribuyen en la microestructura indicada en las zonas gris obscuro,

De lo anterior se desprende que se deben aplicar las técnicas de inoculación de manera más eficiente a fin de lograr un incremento en el conteo de nódulos, que faciliten el logro de un mejor proceso de refinamiento en la estructura de solidificación, como una microsegregación mas dispersa y una mayor homogeneización en las microestructuras que nos permitan obtener una mejoría en las propiedades mecánicas.

En otro orden de cosas es muy conveniente reconocer que las trasformaciones de fase en estado sólido que se generan durante el enfriamiento y hasta alcanzar la temperatura ambiente de alguna manera dificultan su observación ya que su presencia se encuentra enmascarada, por lo que por los medios de la metalografía tradicional no ofrecen resultados satisfactorios. Para facilitar la observación de esas presentaciones varios modelos se han propuesto para apreciar claramente los rasgos de su configuración. Por ejemplo:

Se ha utilizado un modelo en que la estructura de solidificación está formada por

Desarrollo Experimental

Para la obtención del Hierro Nodular se utilizó el proceso de tratamiento en el chorro (Flow Treat) para lo cual se siguieron los pasos que se indican a continuación.

1.- El reactor, que consiste en una caja metálica revestida interiormente de material refractario y provista de una tapa removible para colocar el agente nodulizante y diseñada con diques internos que regularán el flujo del metal a tratar.

Para ello debe observarse lo siguiente:

1.1.-La cantidad de metal a tratar deberá permanecer dentro del reactor un tiempo de residencia adecuado, para lo cual esta cavidad debe estar perfectamente aforada y provista de agujeros de comunicación con un diámetro preestablecido.

1.2.-El diámetro promedio de las partículas del agente esferoidizante, se establecerá, para asegurar su completa dilución, para evitar inclusiones posteriormente en las piezas obtenidas. Recomendable de 2 a 3 mm.

2.-La calidad del refractario que se aplique al interior del reactor, así como una buena práctica de su aplicación es recomendable para evitar arrastre de partículas no metálicas

3.-La colocación del reactor en posición para recibir el metal base procedente del horno. debe hacerse con una inclinación de 15 grados para facilitar la circulación del metal tratado, hacia la descarga de salida a las ollas de transferencia.

4.- El contenido de S deberá ser 0.02 % en el metal base.

5.-La aleación nodulizante en este caso nodulloy 9C (Marca Registrada) se calcula en un 1.2% del peso del metal base a tratar.

En este punto 5, el cálculo derivó de la consideración anterior y para ello se aplicó la siguiente fórmul

Mg analizado (%)
I. Mg recuperado =-------------------------------------------- x 100
Mg adic.(%) - S cont. en el Hierro Base

Mg deseado (%)
II. Mg a adicionar =--------------------------- + S cont. en el Hierro Base
Mg recup. (%) x 0.01

Ejemplo: Si se desea obtener un contenido de Mg de 0.04 %, y el análisis del Mg recuperado es de 40 % y el contenido de S es de 0.02 % el Mg que se debe agregar resulta de la siguiente fórmula:

0.04
III. ------------ + 0.02 = 0.12 %
40 x 0.01

Lo anterior nos indica que 0.12 es la cantidad de Mg necesaria y conociendo que la ferroaleación contiene un 10% del mismo la solución final se estimará en:

IV. 0.12
------ = 1.2%
0.1

se puede leer la revista entera en nuestra web : FUNDIDORES FEBRERO 2012

Fig. 1 Ejemplos típicos de preparación de muestras del libro Ductile Iron de Stephen I. Karday.

Referencias Bibliográficas

1.- American Standard Materials ¨ASM Metals Handbook, 1998¨

2.- Capello Edoardo, ¨Tecnología de la Fundición¨ 1988 Editorial Gustavo Gill, Barcelona, España.

3.- Flinn, Richard A., ¨Fundamentals of Metal Casting¨ 1983 Editorial Addison & Wesley, Reading, Massachusetts 6 London, UK.

4.- Karsay, Stephen Itsvan. ¨Ductil Iron (production practices)¨1976 Editorial American Foundrymen´s Society. Illinois. U.S.A.

5.- Moffatt, William G., et al, ¨Estructura, Ciencia de los Materiales¨1986, Editorial Limusa, México.

6.- Salcines Merino, Claro Misael ¨Tecnología de Fundición¨ 1985 Editorial Pueblo y Educación, La Habana, Cuba