UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE QUMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA METALRGICA

CLAVE 1815: LABORATORIO DE FUNDICIN

REPORTE DE PRCTICA 2: FUSIN Y TRATAMIENTO DE METAL LQUIDO (ALEACIONES FERROSAS)

ALUMNO: SNCHEZ BAUTISTA JONATHAN EMMANUEL

PROFESOR: ADRIN MANUEL AMARO VILLEDA

GRUPO: 4

SEMESTRE: 2015-2

Introduccin.

Las aleaciones ferrosas forman uno de los sistemas de aleaciones ms complejos que existen. Las micorestructuras y propiedades mecnicas de estas aleaciones pueden variar notablemente dependiendo de factores como:

Composicin qumica

Condiciones de solidificacin

Tratamiento trmico aplicado

Estas aleaciones se dividen bsicamente en dos grandes grupos: hierros colados y aceros. Ambos grupos constan de aleaciones base hierro con carbono como elemento aleante principal. La diferencia entre un hierro y un acero es que en un acero, el carbono formar carburo de hierro (Fe3C), mientras que en un hierro el carbono se presentar en forma de grafito. Esta da como resultado dos diagramas de fases diferentes para el sistema Fe-C:

Diagrama de fases estable (Fe-grafito)

Diagrama de fases metaestable (Fe- Fe3C)

En el caso de los hierros colados, stos se pueden clasificar en diferenetes tipos, de acuerdo a la microestructura y el tipo de grafito que presentan y su composicin qumica.

1. Hierro gris

Este tipo de hierro se forma cuando el carbono disuelto rebasa la cantidad que puede disolverse en la austenita, haciendo que precipite en forma de grafito. Cuando no se encuentra aleado, tiene un contenido de carbono de 2.5 a 4% y un contenido de silicio de 1 a 3%. El contenido est presente en el hierro gris, ya que es un elemento grafitizante, es decir, es el que promueve la precipitacin del carbono en grafito.

Es un hierro muy resistente a la deformacin, aunque no posee elongacin alguna, siendo un material muy frgil. La ausencia de elongacin se debe a la presencia de las hojuelas de grafito precipitadas, ya que generan zonas de tensin dentro del hierro. Esto se ve reflejado en la nomenclatura de este tipo de hierro. El hierro G5000 es un hierro gris con 50 ksi de lmite de cedencia y 0% de elongacin.

El grafito precipitado puede presentarse en cinco formas diferentes:

Grafito laminar aleatorio (tipo A): Es el tipo de grafito ms comn. Aparece en los hierros grises si los contenidos de Si y P no son muy elevados.

Grafito en roseta (tipo B): Se asocia a velocidades de enfriamiento muy altas. Las rosetas poseen un centro en el que las lminas crecen de forma radial. Aparece en la superficie de hierros con grafito A en su interior.

Grafito de hojuelas superpuestas (tipo C): Hay lminas de distintos tamaos. Las lminas gruesas provienen de la solidifcacin del hierro. El grafito eutctico aparece como lminas ms finas, en los espacios que quedan libres de grafito. Hay grafito secundario en las caras de las lminas. Es caracterstico de hierros hipereutcticos.

Grafito dendrtico aleatorio (tipo D): Se forma debido a la nucleacin retardadad del grafito. Existe un gran nmero de lminas pequeas que muestran en su distribucin los ejes de crecimiento de los granos.

Grafito dendrtico ordenado (tipo E): La orientacin de las lminas de grafito est impuesta por las dendritas. Se relaciona con una sobrefusin menos caracterstica. Se encuentra en hierros de composicin hipoeutctica.

Ilustracin 1. De izquierda a derecha: grafito tipo A, grafito tipo B, grafito tipo C, grafito tipo D y grafito tipo E.

Usualmente se encuentra grafito de tipo D o E al fabricar piezas de hierro gris. Debido a que estos tipos de grafito producen una gran cantidad de defectos en el hierro, se realiza una inoculacin para mejorar el tipo de grafito. La inoculacin se lleva a cabo por medio de la adicin de silicio (en forma de ferrosilicio) al hierro gris.

La inoculacin puede llevarse a cabo en dos etapas:

Inoculacin temprana: el ferrosilicio se adiciona en la olla, antes de colar el hierro, para as promover la formacin de grafito tipo A al momento de que inicie la solidificacin del hierro.

Inoculacin tarda: debido a que el ferrosilicio se quema con el paso del tiempo, se agrega ferrosilicio al momento de colar, para poder mantener el porcentaje de silicio correcto para que la inoculacin se lleve a cabo correctamente.

2. Hierro nodular

El hierro nodular, o hierro dctil, tiene caractersticas totalmente diferentes al hierro gris. Algunas diferenecias del hierro nodular con respecto al hierro gris son las siguientes:

El hierro nodular posee un contenido de carbono y de silicio un poco ms altos que el hierro gris.

El grafito toma forma esferoidal. Al hierro nodular tambin se le conoce como hierro grafiesferoidal.

El magnesio es un elemento muy importante para el hierro nodular. Posee un contenido de aproximadamente 0.035% de Mg.

A diferencia del hierro gris, el hierro nodular s posee un porcentaje de elongacin. Este porcentaje se expresa en la nomenclatura de los hierros nodulares. Por ejemplo: la nomenclatura del hierro D-80-55-06 indica que es un hierro nodular con 80 ksi de resistencia a la traccin, 55 ksi de lmite de fluencia y 6% de elongacin.

Ilustracin 2. Hierro nodular con ndulos de grafito rodeados de ferrita, en matriz perltica. 105x.

Para poder obtener el grafito en forma esferoidal, se requiere de realizar una nodularizacin al hierro gris. Esto se logra con la adicin de magnesio (en forma de ferromagnesio) al hierro lquido. La presencia del magnesio hace que el grafito que precipita tome forma esfrica, reduciendo as el cambio brusco en la continuidad de la microestructura.

La nodularizacin se puede realizar por medio de dos mtodos importantes: el mtodo del sandwich y el mtodo de la olla. En el primero, el nodulizante se coloca en el fondo de la olla y se cubre con la carga de chatarra. Esto se hace para permitir que lentamente el nodulizante se distribuya a travs del hierro lquido. En el segundo mtodo, el nodulizante se agrega directo al hierro lquido.

El tamao de los ndulos y la densidad de stos dependen del tamao de la pieza y de la velocidad de enfriamiento y solidificacin. La nodularidad de los ndulos ser dependiente de la cantidad de magnesio adicionado con respecto a la composicin qumica del hierro.

Si la nodularidad del hierro se encuentra alrededor del 50%, se tiene en la estructura hojuelas de grafito con forma de gusano. A este tipo de hierro se le conoce como hierro vermicular y es un producto intermedio entre el hierro gris y el hierro nodular.

3. Hierro blanco

El hierro blanco es un tipo de hierro en el que el carbono precipit de tal forma que se form cementita o carburo de hierro en lugar de grafito. Recibe este nombre porque al fracturarse se revela una superficie blanca.

Este hierro suele formarse cuando ocurre un subenfriamiento durante la solidificacin que se encuentre por debajo de la temperatura eutctica. Si se presenta dicho subenfriamiento, es seguro que se tendr hierro blanco como resultado.

Posee porcentajes de carbono y silicio relativamente bajos en comparacin con los del hierro gris y el hierro nodular. El contenido de carbono va de 2.5 a 3%, mientras que el de silicio se encuentra entre 0.5 y 1.5%.

Si bien este tipo de hierro no es deseado al fabricar hierros grises y/o nodulares, posee algunas aplicaciones gracias a sus propiedades mecnicas. Ya que contiene Fe3C, este tipo de hierro se utiliza en piezas que requieran de una gran resitencia al desgaste y la abrasin.

Ilustracin 3. Hierro blanco. 530x.

Los hierros siempre contienen azufre y fsforo en su composicin qumica. Ambos elementos deben estar controlados por las siguientes razones:

Azufre: tiende a formar sulfuro de manganeso, reduciendo la eficiencia de la nodularizacin y aumentando la distorsin de la microestrutura, fragilizando al hierro.

Fsforo: forma esteadita, o fosfuro de hierro, el cual es un compuesto muy duro que fragiliza al hierro.

Ilustracin 4. Hierro gris con esteadita (zonas blancas) embebida en una matriz perltica. 500x.Para saber si una pieza de fundicin ser de hierro gris o hierro blanco, se realiza la rpueba de la cua. Esta prueba consiste en realizar probetas de hierro gris para determinar si una aleacin a colar se blanquear o no. Se entiende como blanqueo la formacin de hierro blanco en una pieza, debido a la falta de inoculante durante el proceso de colada.

Se realizan cinco cuas, numeradas como 1, 2, 3, 3 y 4, cada una con ciertas dimensiones especficas. Para comparar la pieza fabricada con las cuas, se requiere de romper la primera y observar el grado de blanqueamiento. El blanqueamiento se expresa en fracciones de 1/32 y expresa como en el siguiente ejemplo: W3-12, que significa que se us una cua de tamao 3 y la fraccin de blanqueamiento es de 12/32 del total.

Objetivos.

Conocer las tcnicas de fusin de las aleaciones ferrosas.

Observar los efectos del inoculante y del noduarizante a diferentes cantidades agregadas.

Comparar la composicin, tipo de grafito y microestructura de cada hierro fabricado.

Realizar la prueba de la cua y determinar si se blanquear o no el hierro gris.

Desarrollo.

En esta prctica se realizaron fundiciones de dos tipos de hierro: hierro gris (clase G5000, seccin ligera) y hierro nodular (clase 80-55-06).

Para el hierro gris se procedi a cargar una mezcla de chatarras de hierro de tal fomra que la composicin final del hierro concordara con la indicada en la norma. Se fabricaron 50 kg de hierro gris, utilizando tres tipos de chatarra (troquel grueso, troquel fino y chatarra de acero). Una vez establecida la cantidad a cargar de cada entrada, se procedi a fundir la carga en un horno de induccin hasta llegar a una temperatura de aproximadamente 1500 C. Una vez fundido el hierro gris, se procedi a vaciar el hierro, primero en una cuchara de 16 kg, de donde se tom una muestra para fabricar una moneda de anlisis qumico, y luego se vaci en un molde para barras y cuas previamente preparado.

Despus de vaciar el hierro en el primer molde, se realiz la inoculacin temprana del hierro en la cuchara, y se tom de nuevo una muestra para anlisis qumica. Una vez realizado esto, se procedi a vaciar en un segundo molde para barras y cuas. En este molde se agreg un poco de inoculante para llevar a cabo la inoculacin tarda.

Cuando las piezas se solidificaron y enfriaron, se procedi a desmoldear y romper tanto las barras como las cuas, para poder realizar el ensayo de las cuas. Habiendo acabado el ensayo, que consiste en calcular un factor numrico capaz de predecir si una pieza se blanquear o no, se cortaron las barras ms grandes y se les realiz una metalografa. Para la metalografa se cort una rebanada de cada barra y se desbast usando lijas 240, 320, 400 y 600. Habiendo lijado, se procedi a pulir con un pao fino y almina.

Una vez pulida la pieza, se observ al microscopio para poder evaluar el tipo de grafito obtenido en cada pieza, tras lo cual se procedi a realizar el ataque de cada pieza con nital 3 por 6 segundos aproximadamente. Realizado el ataque, se procedi a volver a ver las piezas al microscopio, para ver ahora la microestructura y el tipo de matriz del hierro gris.

Para el hierro nodular, se empez cargando una mezcla de chatarras de hierro, de tal forma que la composicin fuera similar a la del hierro a fabricar. Una vez fundido el hierro, se tom una muestra para anlisis qumico.

El nodulizante se agreg al inicio, siguiendo el mtodo del sandwich, adicionando la cantidad necesaria para obtener 0.045% Mg en la pieza final.

Tambin se realiz una inoculacin, siendo de dos niveles: la primer inoculacin fue de 0.15% de silicio adicionado, y la segunda inoculacin se llev a cabo de tal forma que en total hubiera 0.2 % de silicio adicionado. Despus de agregar el silicio, se tomaron muestras de anlisis qumico.

Habiendo tomado la muestra, se procedi a vaciar en dos moldes. Cada molde tena dos piezas, con un alimentador en una de las piezas. El alimentador tena una camisa diferente para cada molde, teniendo una camisa exotrmica en uno y una camisa refractaria en el otro.

Cuando se enfriaron las piezas, se desmoldearon y se separaron las piezas sin alimentador. De estas piezas se cort una seccin de la zona delgada de cada pieza y se realizaron metalografas iguales a las del hierro gris, observando el tamao, densidad y nodularidad del grafito presente.

Resultados.

a) Composicin qumica

A continuacin se muestran los resultados de los anlisis qumicos realizados a los hierros fabricados y su composicin con respecto a las normas.

1. Hierro gris

Tabla 1. Composicin qumica del hierro gris clase 50, valores tericos y experimentales.ElementoCSiMnPS

Hierro gris norma2.9-3.1%1.7-2.1%0.5-0.7%0.15% mximo0.9% mximo

Hierro gris sin inocular2.711%1.638%0.4101%0.0203%0.0703%

Hierro gris inoculado3.066 %1.699%0.506%0.0264%0.0677%

2. Hierro nodular

Tabla 2. Composicin qumica del hierro nodular 80-55-06, valores tericos y experimentales.ElementoCSiMnMgPSCu

Hierro nodular norma3.5-3.9%2.2-2.7%0.2-0.5%0.045%0.05% mximo0.015% mximo0.2-0.4%

Hierro sin tratamiento3.934%1.546%0.265%0%0.01530.01270.1118%

Hierro nodular 13.588%2.461%0.2697%0.0272%0.0164%0.0103%0.2638%

Hierro nodular 23.465%2.846%0.2704%0.0475%0.0139%0.0099%0.2592%

b) Microestructura

La microestructrura de cada hierro fabricado se muestra a continuacin:

1. Hierro gris sin inocular

Ilustracin 5. Microestructura del hierro gris sin inocular. Matriz de cementita con granos de perlita. Ataque con nital 3 por cinco segundos. 100x.

2. Hierro gris inoculado

Ilustracin 6. Microestructura del hierro gris inoculado. Matriz de 95% perlita y 5% ferrita. Ataque con nital 3 por cinco segundos. 100x.

3. Hierro nodular con nivel 1 de inoculacin

Ilustracin 7. Microestructura del hierro nodular con nivel 1 de inoculacin. Matriz de 50% perlita y 50% cerrita. Ataque con nital 3 por cinco segundos. 100x.

4. Hierro nodular con nivel 2 de inoculacin

Ilustracin 8. Microestructura del hierro nodular con nivel 2 de inoculacin. Matriz de 50% perlita con 50% de cementita. Ataque con nital 3 por cinco segundos. 100x.

c) Tipo de grafito. El tipo de grafito obtenido en cada hierro se presenta a continuacin:

1. Hierro gris sin inocular: la microestructura obtenida fue de hierro blanco, por lo que no hubo grafito para observar.

2. Hierro gris inoculado

Ilustracin 9. Microestructura del hierro inoculado. Se observan las lminas de grafito tipo D/E. Sin atacar. 100x.

3. Hierro nodular con nivel 1 de inoculacin

Ilustracin 10. Microestructura del nodular con nivel 1 de inoculacin. Se observan las esferas de carburo. Sin atacar. 100x

4. Hierro nodular con nivel 2 de inoculacin

Ilustracin 11. Microestructura del nodular con nivel 2 de inoculacin. Se observan las esferas de carburo. Sin atacar. 100x

En el caso del hierro gris, se tom la imagen a 100x para hacer la comparacin del tamao de hojuela, por lo que la informacin recabada qued de la siguiente forma:

Tabla 3. Informacin sobre el grafito presente en el hierro gris inoculado.HierroTipo de grafitoTamao de hojuelaMatriz

Hierro gris inoculadoD/E595% perlita5% ferrita

Para las piezas de hierro nodular, se evalu la nodularidad, la densidad de nodos, el tamao del nodo y el tipo de matriz. Tambin se tomaron las fotos a 100x.

Tabla 4. Informacin sobre el grafito presente en el hierro nodular con nivel 1 y nivel 2 de inoculacin.HierroNodularidad (%)Densidad de ndulos (ndulos/mm2)TamaoMatriz

Hierro nodular 19050650% perlita50% ferrita

Hierro nodular 28550650% perlita50% ferrita

d) Prueba de la cua

A continuacin se muestran las imgenes de las cuas y de las barras con inoculacin y sin inoculacin.

1. Hierro gris sin inocular

Ilustracin 12. De izquierda a derecha: cua #1, #2, #3 y #4. Las cuas fueron fabricadas con hierro gris sin inocular.

Ilustracin 13. De izquierda a derecha: barra chica, barra mediana y barra grande. Las barras estn hechas con hierro gris sin inocular.

2. Hierro gris inoculado

Ilustracin 14. De izquierda a derecha: cua #1, #2, #3 y #4. Las cuas fueron fabricadas con hierro gris inoculado.

Ilustracin 15. En sentido contrario a las manecilas del reloj: barra chica, barra mediana y barra grande. Las barras estn hechas con hierro gris inoculado.

Las medidas de las cuas utilizadas son las siguientes:

Tabla 5. Medidas de las cuas con inoculacin.CuaB (mm)W (mm)B/2 (mm)

15-2.5

210.265.1

319.1-9.55

3 25.41512.7

431.81615.9

Anlisis de resultados.

a) Composicin qumica.

1. Hierro gris

Comparando los anlisis qumicos realizados al hierro gris sin inocular con la composicin reportada en la norma, se puede observar que el porcentaje de carbono, silicio y manganeso se encuentran fuera del rango permitido de composiciones. Esto puede deberse a la eficiencia que presenta cada elemento, haciendo que el porcentaje obtenido en el balance de chatarras disminuya, ya sea porque el elemento se consume en reacciones qumicas o, en el caso del carbono, se quema.Al agregar el inoculante, los porcentajes de carbono y manganeso quedan dentro del intervalo de composiciones que indica la norma. Sin embargo, el silicio qued ligeramente por debajo, con una diferencia de 0.001% con respecto al lmite inferior de composicin. Esto quiere decir que el inoculante utilizado contena un porcentaje alto de carbono y de manganeso, aumentando la composicin 0.355% y 0.096%, respectivamente. En cuanto al silicio, la composicin ligeramente menor a la de la norma se debe a que no se realiz completa la inoculacin temprana. Adems, el anlisis no considera el efecto de la inoculacin tarda, el cual muy seguramente aument la composicin de silicio, haciendo que quedara dentro del rango de composiciones.

Por otra parte, al evaluar el fsforo y el azufre, se observa que ambos se encuentran por debajo del valor mximo que permite la norma. En el fsforo se observa un aumento del 0.00061% en la composicin, lo que indica que el inoculante posea algo de este elemento en su composicin. En el azufre se observa una disminucin de 0.0026% en la composicin, por lo que muy seguramente parte del azufre reaccion con el manganeso presente en el hierro.

2. Hierro nodular

En el caso del hierro nodular, se observa que el hierro sin nodularizar contiene un porcentaje de carbono mayor al especificado por la norma, mientras que los dems elementos se encuentran por debajo del intervalo de composicin requerido.

Al realizar el primer nivel de inoculacin, se observa que hay una disminucin en el porcentaje de carbono (0.346%), quedando en el intervalo de composicin, mientras que el silicio aument en un 0.915%, el manganeso en un 0.0047%, el magnesio en un 0.0272% y el cobre en un 0.152%. Tambin se observa un aumento en el porcentaje de fsforo, de 0.0011%, y una disminucin del azufre, de 0.0024%. La reduccin de porcentajes ocurre por el quemado del carbono presente y la reaccin del azufre con el manganeso. Por otra parte, el aumento en la composicin depende de la composicin del nodulizante utilizado, adems de que se tambin se agreg inoculante al hierro.

En el segundo nivel de inoculacin, el carbono baja an ms en su porcentaje, quedando por debajo del intervalo de composicin requerido en 0.035%. En el caso del silicio, su composicin queda por encima del lmite superior del rango requerido por 0.146%. En el magnesio ocurre un caso similar, quedando por encima del valor mximo requerido de composicin por 0.0025%. El manganeso tambin sufri un aumento en la composicin, llegando a 0.2704%, valor que se encuentra en el intervalo aceptable de concentracin. El cobre disminuy en 0.0046%, pero an as qued en el rango de composiciones. Por ltimo, tanto el fsforo como el azufre disminuyeron en composicin.

Considerando las composiciones de ambos hierros nodulares, se considera ms aceptable el uso del hierro nodular de nivel 1, ya que los porcentajes de sus elementos se encuentran en los rangos de composicin requeridos para este tipo de hierro.

b) Microestructura.

1. Hierro gris sin inocular

En este hierro se observ una microestructura caracterstica de los hierros blancos. Es decir, se tienen zonas de perlita embebidas en una matriz de color blanco. A simple vista se puede decir que esta matriz es de cementita, pero de acuerdo con la literatura, esta matriz est hecha de un material llamado ledeburita transformada. Para entender mejor qu es la ledeburita transformada, se requiere de observar el enfriamiento del hierro lquido.

Como en este caso tenemos un hierro hipoeutctico (con menos del 4.3% de carbono), el hierro lquido se enfra hasta llegar a la temperatura de lquidus, donde empieza a precipitar austenita primaria. Esta austenita se forma hasta llegar a la temperatura eutctica, en donde el lquido remanente se transforma en ledeburita, que es el eutctico formado por cementita y austenita (esta austenita se denominar como austenita secundaria). El hierro blanco contina su enfriamiento hasta llegar a la temperatura eutectoide, donde la austenita se descompone en perlita. La austenita primaria forma regiones grandes de perlita, mientras que la austenita secundaria queda embebida en la cementita. Esta mezcla de cementita y perlita embebida forman lo que se conoce como ledeburita transformada.

Se present esta microestructura en la pieza por dos razones: la composicin del hierro corresponde a un hierro hipo eutctico, y no haba suficiente silicio para que se formara un hierro gris a partir de la inoculacin del hierro.

2. Hierro gris inoculado.

En este hierro, adems de las lminas de grafito, se observ una microestructura mayormente perltica, con algunas zonas de ferrita. La composicin de la matriz se estim de 95% perlita y 5% ferrita. Esto se debe a que se tiene un hierro gris hipoeutctico, cuya composicin es muy cercana a la de una microestructura eutectoide.

Adems, el tipo de grafito presente es un grafito de tipo D y E, el cual es caracterstico de los hierros eutcticos. La razn por la que se presentaron estos tipos de grafito y no un grafito tipo A o B se explicar ms adelante.

3. Hierro nodular con nivel 1 de inoculacin

En este hierro se observan los ndulos de grafito rodeados de una matriz de ferrita y perlita, ambos al 50% de composicin de la matriz. La ferrita se encuentra alrededor de los ndulos, mientras que la perlita se encuentra alrededor de las zonas de ferrita. La presencia de ambos microconstituyentes se deben a que el hierro trabajado es hipoeutctico.

La razn por la que la ferrita rodea al grafito se debe a que, mientras el hierro va solidifcicando en austenita, y la austenita se transforma en ferrita y perlita, las zonas que se transforman en ferrita precipitan el carbono que no puede disolver. Este carbono se concentra en los lmites de grano, por lo que ah precipita. Adems, como existe la presencia del silicio, que es grafitizante, y del magnesio, que es nodulizante, el carbono precipitado aparece en forma de grafito, y este grafito toma forma esferoidal, tpica de los hierros nodulares.

4. Hierro nodular con nivel 2 de inoculacin

La microestructura observada en este hierro es igual a la del hierro nodular anterior. Sin embargo, se puede observar que los ndulos de este hierro no son tan redondos como los del nivel 1 de inoculacin. Esto se debe a que posiblemente se present un exceso de inoculante en el hierro, e hizo que la nodularidad del grafito se viera afectada.

c) Tipo de grafito

1. Hierro gris sin inocular (hierro blanco)

Debido a que no se realiz inoculacin en este hierro, no se presentaron las condiciones requeridas para la precipitacin del carbono en grafito, sino que se form cementita. La cementita se encontr como microconstituyente de la ledeburita transformada, caracterstica del hierro blanco que se obtuvo como resultado.

Esto se debi a que, al momento de la solidificacin, hubo un subenfriamiento en el que la temperatura de subenfriamiento fue menor a la temperatura de final de solidificacin, lo que produjo como resultado la ausencia del grafito en la solidificacin y la presencia de cementita.

2. Hierro gris inoculado

Como se mencion anteriormente, el grafito obtenido en este hierro result ser una mezcla entre grafito tipo D y grafito tipo E. Ambos tipos de grafito son caractersticos de los hierros grises hipoeutcticos, y el hierro fabricado result ser hipoeutctico por su composicin qumica.

La presencia de estos tipos de grafito tambin depende de otros dos factores. El primero nos dice que el grafito tipo D se forma cuando hay una nucleacin retardada del grafito, y se peude observar en la pieza que hay zonas donde el grafito no tiene orden alguno (la precipitacin fue aleatoria).

El segundo factor que afect al grafito es la cantidad de inoculante adicionado. Se esperaba que la inoculacin se realizara con xito, an cuando no se realiz corectamente el proceso, dependiendo nicamente de la inoculacin tarda. Sin embargo, el grafito obtenido no fue de tipo A. Esto pudo deberse a que el inoculante colocado en el molde para la inoculacin tarda slo hubiera afectado a la zona del bao, donde posiblemente se haya formado grafito de tipo A, mientras que la zona evaluada fue una de las barras realizadas junto con las cuas.

3. Hierro nodular con nivel 1 de inoculacin

El grafito obtenido en este hierro claramente tiene una forma esferoidal en su mayora, habiendo algunos casos de grafito con forma de gusano. Evaluando con un patrn de nodularidad, se observ que este grafito tiene un 90% de nodularidad, lo que lo hace aceptable para ser utilizado como hierro nodular de clase 80-55-06. La nodularidad presentada se debe a que la cantidad de nodulizante agregada al hierro fue la suficiente para presentar un hierro nodular de buena calidad.

Al evaluar la densidad de ndulos con ayuda de un patrn de densidad, se observ que este hierro posee una nodularidad de 50 ndulos/mm2. Adems, al comparar el tamao de los ndulos con un tercer patrn, ahora de tamao, se obtuvo un tamao de ndulo de 6, que viene siendo un tamao mediano. El nmero de ndulos y el tamao de los ndulos dependen mucho del tamao de la pieza o de la seccin a evaluar.

Si la pieza es muy delgada o pequea, sta se enfriar muy rpido, dando como resultado una alta densidad de ndulos de tamao muy pequeo. Pero si la pieza es muy grande, entonces el enfriamiento que tendr ser lento. Esto ocasiona que se tengan ndulos ms grandes, ya que se les permite crecer ms, y una baja densidad de ndulos, ya que para crecer requieren de absorber los ndulos ms pequeos que se presenten alrededor.

4. Hierro nodular con nivel 2 de inoculacin

En este hierro se obtuvo un grafito esferoidal, aunque con un mayor nmero de ndulos con forma de gusano. Esto dio como resultado una nodularidad del 80%, de acuerdo al patrn de nodularidad. Esto pudo deberse al exceso de inoculante adicionado. Al haber ms inoculante, las hojuelas de grafito tienden a poseer una forma ms laminar. Se puede decir que el silicio promueve tambin que el grafito adquiera forma de hojuela; el magnesio, forma de ndulos. An as, este hierro peude ser utilizado debido a que se encuentra en el mnimo aceptable de nodularidad.

En el caso de la densidad de ndulos y del tamao de ndulo, se obtuvieron resultados de 50 ndulos/mm2 y de ndulos de tamao 6. Esto se debe a que la seccin a la que se realiz la metalografa fue delgada, siendo del mismo grosor que la seccin utilizada con el hierro nodular anterior. Por lo tanto, se esperaba obtener los mismos resultados en ambos parmetros.

d) Prueba de la cua

Al romper las cuas de hierro sin inocular, se observa que las tres cuas ms pequeas (1, 2 y 3) estn totalmente blanqueadas, mientras que las cuas grandes (3 y 4) estn blanqueadas excepto en el centro, donde se ven zonas de hierro gris.

No se pudieron comparar con las barras hechas porque no haba distancias de blanqueamiento como tal. Adems, de acuerdo a las cuas, en la bara mediana debo presentarse una zona de hierro gris en el centro. Sin embargo, las metalografas mostradas anteriormente nos demuestran que slo se obtuvo hierro blanco.

Por otra parte, en las cuas de hierro inoculado se observa que la cua #1 est totalmente blanqueada, pero las otras cuatro cuas presentan una zona de hierro gris y la punta de la cua blanqueada. Se midieron los espesores B y W, siendo B la base del tringulo de la cua y W la base del tringulo blanqueado. Esto no se hizo para la cua #3, ya que no haba una zona concreta donde el hierro se comenzara a blanquear.

Una vez realizadas las mediciones y realizando la comparacin entre W y B/2, se determin que todas las piezas con tamaos correspondientes a cada cua se blanquearan. Sin embargo, esto no fue as, ya que al realizar la metalografa de la barra mediana de hierro inoculado, se puede observar que se form hierro gris y que, por lo tanto, la pieza no se blanque.

Conclusiones.

Las tcnicas aplicadas (inoculacin temprana y tarda, mtodo del sandwich) resultaron ser efectivas para realizar hierros colados, quedando la composicin obtenida para cada hierro en los intervalos de composicin indicados por las normas.

Se concluye que a mayor inoculante adicionado, se evitar el blanqueamiento y se obtendr un grafito ms similar al tipo A.

Tambin el inoculante afecta a la nodularidad de los hierros nodulares: a mayor inoculante agregado hay una menor nodularidad del grafito.

En el caso del nodulizante, mientras ms nodulizante se agregue, mayor nodularidad se tendr, siempre que no se rebase el mximo de magnesio permitido.

La prueba de la cua no es un mtodo confiable para la determinacin del blanqueamiento del hierro.

Bibliografa.

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