Microstructure and properties of silicon alloyed compacted graphite irons (CGI)

Microestructura y propiedades de los hierros de grafito compactado (CGI) aleados con silicio

En este trabajo se analizaron la microestructura, las propiedades de tracción y la dureza de muestras de hierro grafitado compactado de 25 mm de espesor aleadas con 3,01, 3,22, 3,61, 3,97 y 4,29 % en peso de Si. Se comprobó que el Si favorece y refuerza la ferrita. La matriz metálica de la muestra de hierro grafitado compactado aleado con 3,01 % en peso de Si estaba formada por un 98,1 % de ferrita y un 1,9 % de perlita. Se obtuvo una matriz metálica totalmente ferrítica en las muestras de hierro grafitado compactado aleado con 3,22, 3,61, 3,97 y 4,29 % en peso de Si. La nodularidad varió del 8 al 13 %. El límite elástico aumentó de 246 a 447 N/mm², la resistencia a la tracción aumentó de 318 a 496 N/mm², la dureza aumentó de 160 a 227 HBW, y el alargamiento disminuyó de 3,6 a 1,6 % con un aumento del contenido de Si de 3,01 a 4,29 % en peso. Las muestras analizadas de hierro con grafito compactado aleado con Si presentan una dureza muy uniforme y una relación R_p02/R_m superior a la de las calidades convencionales de hierro con grafito compactado ferrítico, ferrítico-perlítico y perlítico.

INTRODUCCIÓN

Las propiedades de la fundición de grafito compactado (CGI), también conocida como fundición de grafito vermicular, dependen principalmente de su microestructura, es decir, de la morfología del grafito y de la estructura de la matriz metálica [1 - 4]. La morfología del grafito en la CGI depende de la composición química, de la velocidad de enfriamiento durante la solidificación y de la cantidad de inoculante añadido [3, 5, 6]. La estructura de la matriz metálica del CGI depende de la composición química, la morfología del grafito y la velocidad de enfriamiento tras la solidificación [1, 3, 4, 7].

Es bien sabido que el Si refuerza la ferrita a través del mecanismo de refuerzo de la solución sólida sustitutiva [8 - 10]. El aumento del contenido de Si incrementa progresivamente la resistencia de la ferrita. Este efecto del Si se utiliza con mucho éxito en la producción de hierro dúctil [11 - 13].

Teniendo en cuenta que el fortalecimiento de la ferrita por el Si se aplicó con éxito en la producción de hierro dúctil, es útil explorar cómo este efecto influye en las propiedades del CGI. Un trabajo publicado recientemente muestra que la aleación con 3,66, 4,09 y 4,59 % en peso de Si cambia significativamente las propiedades mecánicas de las placas de CGI con espesores de 7, 15, 30, 50 y 75 mm en comparación con el CGI perlítico convencional [14]. Hay muchas posibilidades de seguir investigando en este campo mediante variaciones del contenido de Si, las características de la microestructura y el espesor de las piezas fundidas. En este trabajo se investigan los efectos de la aleación con 3,01, 3,22, 3,61, 3,97 y 4,29 % en peso de Si sobre la microestructura, las propiedades de tracción y la dureza de muestras de CGI con un espesor de 25 mm.