Influence of rare earths metals (REM) on the structure and selected properties of grey cast iron

Influencia de los metales de tierras raras (REM) en la estructura y propiedades seleccionadas de la fundición gris

En este artículo se presentan los resultados de las pruebas realizadas con fundición gris obtenida en condiciones de laboratorio. La fundición EN-GJL-200 se enriqueció con REM al 0,3 % en peso en relación con el peso del metal de carga. La presencia de REM sólo se encontró en algunos elementos de la estructura, es decir, en la ferrita y en las precipitaciones. Se observó una disminución del 18 % del coeficiente de fricción en la fundición modificada con REM con respecto a la fundición de base.

INTRODUCCIÓN

Los metales de tierras raras (MTR) se utilizan ampliamente en la industria metalúrgica, principalmente como elementos de aleación, agentes reductores, desoxidantes y desulfurantes. Suelen emplearse en la fundición de acero para mejorar sus propiedades mecánicas [1 - 2], pero una mayor proporción de REM se utiliza en la producción de hierro fundido. Entre las piezas de fundición de hierro fabricadas con adición de REM se incluyen ejes y lingoteras de fundición, tuberías de fundición dúctil tratadas con RE - Mg, piezas de automóviles, piezas de motores de locomotoras, radiadores de fundición y aleaciones resistentes a la abrasión con un contenido moderado de Mn. Aunque ya se han estudiado y descrito la mayoría de las características de los materiales que contienen REM, aparecen nuevas áreas en las que el efecto de la REM no se comprende del todo. Una de estas áreas es la influencia del REM en la estructura de la fundición durante los modernos procesos de tratamiento térmico [3]. Gou Erjun et al. [4] utilizaron tierras raras para modificar hierro fundido con alto contenido en cromo que contenía 2,5 - 2,7 % de carbono, 15 - 18 % de cromo y 3 % de wolframio.

Observaron que en la fundición no modificada la fracción volumétrica de austenita era elevada y los carburos aparecían como gruesas láminas. La adición de 0,8 % de REM redujo notablemente la fracción volumétrica de austenita y afinó el tamaño de sus granos. Las láminas de carburos se hicieron más finas y su morfología evolucionó hacia agrupaciones en forma de roseta. El tratamiento térmico contribuyó a otro efecto beneficioso sobre la microestructura al reducir aún más el tamaño de los granos de austenita. Un efecto similar, esta vez sobre la formación de grafito en la fundición gris, fue observado por los autores de los artículos [5 - 8], que estudiaron la fundición tras introducir cerio, itrio o mismetal. Observaron que la modificación mejoraba la estructura al reducir el tamaño de grano de la matriz y las precipitaciones de grafito. G. Nandori y P. Jonas investigaron la modificación de la fundición maleable [9].  Comprobaron que incluso pequeñas cantidades de tierras raras utilizadas en el proceso de fundición mostraban una actividad muy buena en la desulfuración y la desoxidación, y en la mejora de la colabilidad y las propiedades mecánicas.