The effect of austenitizing conditions in the ductile iron hardening process on longitudinal ultrasonic wave velocity

Efecto de las condiciones de austenitización en el proceso de endurecimiento de la fundición dúctil sobre la velocidad longitudinal de las ondas ultrasónicas

El artículo presenta los resultados de una investigación sobre el efecto de la temperatura de austenitización y del tiempo adoptado en la operación de temple sobre la velocidad de onda ultrasónica en la fundición dúctil. Se ha comprobado que con el aumento de la temperatura de austenitización y con el paso del tiempo de austenitización se produce una disminución monótona del valor de la velocidad de onda longitudinal ultrasónica. La realización de ensayos ultrasónicos de los resultados obtenidos en el transcurso del proceso de endurecimiento de la fundición, tanto en condiciones de producción como en condiciones as-cast, requiere el desarrollo de una metodología de ensayo que debe tener en cuenta la influencia de la estructura del material base (grado de nodularización, recuento de precipitación de grafito) en la velocidad de onda ultrasónica.

INTRODUCCIÓN

El tratamiento térmico de la fundición dúctil que incluye la operación de austenitización ha demostrado ser siempre beneficioso, de un modo u otro. Por ejemplo, el recocido en dos etapas de la fundición dúctil realizado para obtener la estructura ferrítica permite obtener mejores propiedades dúctiles que el proceso en una sola etapa. El recocido de normalización en dos etapas de la fundición dúctil no aleada aumenta tanto la resistencia a la tracción como el límite elástico en comparación con el recocido en una sola etapa. En el curso del tratamiento térmico aplicado a la fundición dúctil, las temperaturas de austenitización más utilizadas son 900 °C,950 °C y 1 000 °C [1-3].

La austenitización de las fundiciones tiene por objeto obtener, en la mayor medida posible, una austenita homogénea desde el punto de vista químico. Sin embargo, la reducción de la microsegregación química y estructural (descomposición de la cementita y otras fases) requiere que a veces se apliquen temperaturas muy elevadas. La austenitización a altas temperaturas produce también algunos resultados indeseables relacionados con la descarburación y la oxidación de la piel de la pieza fundida. Las temperaturas de austenitización superiores a 950 °C [4] conducen a un desarrollo excesivo de granos de austenita, lo que provoca la degradación de la resistencia de la fundición a las cargas dinámicas y el aumento de la temperatura de transición de ductilidad nula. Las temperaturas de austenitización demasiado elevadas favorecen la desnodularización del grafito [5], lo que provoca una degradación de la ductilidad y de la resistencia al impacto. Es bien sabido que el efecto del tiempo de austenitización sobre la formación de la estructura dúctil del hierro y las propiedades mecánicas es menos importante que el papel de la temperatura. En general, la prolongación del tiempo de austenitización aumenta la resistencia a la tracción[3]. Es comúnmente aceptado que obtener un aumento requerido de la resistencia a la tracción en hierros dúctiles mediante el aumento de la temperatura de austenitización es más beneficioso que obtener el mismo resultado mediante la ampliación del tiempo de austenitización, también por razones económicas. De la bibliografía disponible se deduce que el tiempo mínimo de austenitización de la fundición dúctil comúnmente aplicado oscila entre 0,5 y 3 horas. Una cuestión importante en cualquier fundición consiste en determinar rápidamente si el material de una colada recién obtenida es hierro dúctil o fundición gris, así como en evaluar rápidamente las propiedades mecánicas del material en las paredes de la colada. Con este fin, se ha desarrollado una metodología eficaz para el ensayo por ultrasonidos de la estructura y las propiedades mecánicas de las fundiciones dúctiles [6-9].