Chromium-nickel cast iron composition effect on properties and graphitization process

Efecto de la composición de fundición de cromo-níquel en las propiedades y el proceso de grafitización

En este artículo se examina el efecto de la composición de la fundición basada en nihard-2 sobre las propiedades y el proceso de grafitización. Se demuestra que el cambio de la relación Cr:Si igual a 2:1 conduce al desarrollo del proceso de grafitización, como resultado del cual aparece grafito laminar en la estructura. La modificación posterior lleva a cambiar la forma del grafito a la nodular, lo que provoca cierta disminución de la dureza pero aumenta la resistencia al desgaste abrasivo en un 20-25 % aproximadamente.

INTRODUCCIÓN

Los hierros fundidos a base de cromo-níquel se utilizan ampliamente como materiales resistentes al desgaste para la fabricación de piezas y equipos para el complejo minero y de fundición; los hierros fundidos de la clase Nihard se emplean con especial frecuencia para la fabricación de ciclones, revestimientos de molinos, rodillos, etc. Por "Nihard" se entienden las fundiciones blancas a base de cromo-níquel, de gran dureza y resistencia al desgaste. El contenido de cromo no suele superar el 9 %, y la relación entre silicio y cromo debe mantenerse estrictamente en el rango de Cr:Si = 2,5:1 para evitar el proceso de grafitización. La tabla 1 muestra las composiciones del "Nihard clásico".

Sin embargo, hoy en día las posibilidades de mejorar la composición de los Ni-hard mediante una simple aleación están prácticamente agotadas.

Al mismo tiempo, las nuevas ideas sobre los mecanismos de desgaste amplían la comprensión de las propiedades que se aplican a los materiales resistentes al desgaste.

La tendencia global en la mejora de los materiales resistentes al desgaste es el desarrollo de una estructura formada por una matriz dura y una segunda fase relativamente blanda. La presencia de una estructura de este tipo proporciona un aumento del coeficiente de deslizamiento entre superficies y, por tanto, reduce el nivel de desgaste. En el caso de las fundiciones blancas, el grafito puede ser una fase relativamente blanda. En este caso, el desarrollo parcial del proceso de grafitización es una condición necesaria, que puede regularse mediante la composición de la fundición.

Se sabe que el contenido de silicio debe equilibrarse con un cierto contenido de cromo, ya que, de lo contrario, comienza el proceso de deposición de carbono libre. La proporción óptima es la relación Cr:Si = 2,5:1, y el contenido de silicio por debajo del 0,5 % es indeseable, porque reduce la fluidez de la fundición y aumenta el riesgo de defectos de fundición [1]. En el trabajo [2] se demostró que cuando la relación Cr:Si = 1,4:1, aparecen inclusiones de grafito en la fundición Nihard, y el volumen, la forma y la longitud de las láminas dependen en gran medida de la relación Cr:Si.  Como indicador de calidad, se evaluó la viscosidad de la matriz manteniendo cierta dureza; los mejores indicadores correspondieron a la relación Cr:Si = 1,5:1. Sin embargo, en este estudio, la fundición Nihard se destinó a la fabricación de rodillos de laminadores en caliente, donde la tenacidad, junto con la dureza y la resistencia al desgaste, es la propiedad más importante.