Thermodynamic stability of austenitic Ni-Mn-Cu cast iron

Estabilidad termodinámica de la fundición austenítica Ni-Mn-Cu

La investigación realizada tenía por objeto determinar la estabilidad termodinámica de las estructuras de las fundiciones de hierro Ni-Mn-Cu. Se examinaron 35 aleaciones. Las piezas fundidas se templaron a 900 °C durante 2 horas. Se utilizaron dos velocidades de enfriamiento: enfriamiento en horno y enfriamiento con agua. En las aleaciones con un valor equivalente de níquel inferior al 20,0 % se produjo una transición parcial de austenita a martensita. La relación de descomposición de la austenita y el correspondiente crecimiento de la dureza fue mayor para un valor equivalente de níquel más pequeño y fue claramente mayor en las fundiciones recocidas que en las endurecidas. La obtención de una estructura termodinámicamente estable de las piezas fundidas requiere un valor superior al 20,0 % del equivalente de níquel.

INTRODUCCIÓN

La fundición Ni-Resist es un representante típico de las aleaciones con estructura austenítica, estable dentro de un amplio rango de temperaturas. Se trata de una fundición con alto contenido en níquel que contiene entre un 18 y un 36 % de Ni [1, 2]. Existe la posibilidad de reducir el contenido de níquel sustituyéndolo parcialmente por manganeso y cobre, los elementos que estabilizan la austenita, como lo hace el níquel [3, 4]. Un problema básico de esta solución es determinar los límites aceptables de esta sustitución.

Para obtener la estructura austenítica de las piezas fundidas es necesario introducir en la aleación una fracción total adecuadamente grande de elementos que inhiban las transiciones que pueden producirse durante el enfriamiento en desequilibrio de las piezas fundidas. Estos elementos, debidos principalmente a la reducción de la velocidad de difusión del carbono en la austenita [5], deben desplazar las zonas de transición eutectoide [6] y bainítica [7] en el diagrama Tiempo-Temperatura-Transformación (TTT) hacia la derecha con suficiente eficacia, así como reducir la temperatura de inicio de la martensita M_S por debajo de la temperatura de trabajo más baja de las piezas fundidas [8]. El contenido total necesario de elementos de aleación viene determinado por el valor mínimo del equivalente de níquel Equ_Ni. Tanto la forma de cálculo (evaluación del efecto estabilizador de austenita de los elementos) como el valor equivalente mínimo requerido se presentan en la bibliografía de forma ambigua [9-11].