Comportamiento microestructural y de propiedades mecánicas de hierros dúctiles y ADI´s aleados con cromo y vanadio

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se fabricaron hierros dúctiles (DI) aleados con Cr y V (0.2%) y sin alear en un horno de inducción sin núcleo empleando acero 1018, ferroaleaciones, metal sorel, retorno de hierro nodular y grafito. Para la reacción de nodulización en la olla se utilizó noduloy (9C3) y troquel de acero, por otro lado, para la inoculación se empleó inoculante comercial Calsifer para generar los sitios de nucleación. Para la obtención de las muestras se ocuparon las placas de espesores de 0.5 y 1.0 in y se realizó un análisis microestructural y mecánico para cada uno de los DI. Posteriormente, las probetas fueron sometidas a un tratamiento térmico de austenitizado de 900 y 950 °C durante 3h, y un tratamiento de austemperizado de 260 y 300 °C con tiempos de 60, 90 y 120 min, empleando baños de sales de nitrato de sodio y de potasio. Estas probetas se caracterizaron por Difracción de Rayos-X y por Microscopía óptica, para la determinación de la ventana de proceso se aplicó el modelo propuesto por J Aranzábal. En los DI de espesores de 0.5 in se observó en el conteo nodular que éstos presentaron nódulos de menor tamaño y en mayor cantidad, con respecto a los de 1.0 in, la adición de Cr y V propició que la densidad de nódulos aumentara en 22 y 30 %, respectivamente. Se determinó la ventana del proceso en 90 min para la temperatura de austemperizado de 260 °C, austenitizando a 900 °C por 180 min, esta condición genera la mayor cantidad de ausferrita, lo que propicia un incremento en las propiedades mecánicas. La ausferrita fina obtenida por la adición de vanadio en el ADI, permitió obtener las propiedades mecánicas más elevadas; esto es durezas de 55 y 46 HRC y resistencia máxima a la tensión de 908 y 952 MPa para los espesores de 0.5 y 1 pulgada, respectivamente. La adición de vanadio al ADI propicia un notable incremento en la tenacidad del material, alcanzando valores de 14 y 18 J para los espesores de 0.5 y 1 pulgada, respectivamente. ABSTRACT: In this work, ductile iron (DI) alloyed with Cr and V (0.2%) and unalloyed were manufactured in an induction furnace without core using 1018 steel, ferroalloys, pig iron, nodular iron scrap, and graphite. Nodulloy (9C3) was using as nodulizing in transfer ladle using the sandwich process. The commercial inoculant Calcifer was used for inoculation to generate nucleation sites. Samples used for microstructural and mechanical analysis were obtained from casting plates of 0.5 and 1.0 in thickness. Subsequently, the specimens were subjected to an austenitized heat treatment of 900 and 950 ° C for 3h, and an austempered treatment of 260 and 300 ° C with times of 60, 90 and 120 min, using sodium nitrate salt baths and potassium. These specimens were characterized by X-ray diffraction and by optical microscopy. The model proposed by J Aranzábal was applied to determine the window process. The ductile irons produced shows that the nodule count was increased as the thickness is decreased, while the nodule size is decreased. The addition of Cr and V caused that the density of nodules increased by 22 and 30%, respectively. The process window was determined in 90 min for the austempered temperature of 260 ° C, austenitizing at 900 ° C for 180 min, this condition generates the greatest amount of ausferrite, which leads to an increase in mechanical properties. The fine ausferrite obtained by the addition of vanadium in the ADI allowed to obtain the highest mechanical properties; this is hardness’s of 55 and 46 HRC and maximum tensile strength of 908 and 952 MPa for thicknesses of 0.5 and 1 inches, respectively. The addition of vanadium to the ADI leads to a notable increase in the toughness of the material, reaching values of 14 and 18 J for the thicknesses of 0.5 and 1 inch, respectively.