Mikroegituraren kontrol egokia, burdinurtu gris hipereutektikoaren higaduraren aurreko portaera hobetzeko tresna potentzial gisa

Galga-sistemen emisio kutsatzaileen kontrol zorrotzak (2027tik aurrera nahitaez bete beharreko EURO 7 arauak arautua) berebiziko garrantzia du. Klima-aldaketaren ondorioak arintzeko eta arnas gaixotasunei, arazo kardiobaskularrei eta heriotza goiztiarrei lotutako partikulak atmosferara isurtzeko beharrak ingurumena gehiago errespetatzen duten material berriak garatzea eskatzen du. Bereziki, balazta-diskoen kasuan, galdaketa grisaren higadurarekiko erresistentzia handiagoa funtsezkoa izan liteke produktuaren balio-bizitza luzatzeko, emisioak murrizteko eta errendimendu operatiboa hobetzeko. Grafitoaren morfologia eta mikroegitura zorrotz kontrolatzea galdaketaren kalitatea hobetzeko alternatiba potentzial eta ekonomikoa ere bada. Higaduraren portaera hobetzeko irtenbide gisa proposatzen dira aleazio-elementu batzuen pertsonalizazioa (kromoa eta eztainua, esaterako), tratamendu termikoen aplikazioa (burdina gris normalizatua edo austairatua, adibidez) eta SiC, WC eta TiC nanopartikulen gehikuntza berezia. Ikerketa honen helburua teknika horiek guztiek mikroegituran eta, ondorioz, propietate mekanikoetan, higadurarekiko erresistentzian eta partikulen igorpenean duten eragina aztertzea da. Hamabi galdada urtu ziren. 150 x 75 x 20 mm-ko bi plaka angeluzuzen sortu ziren isurketa bakoitzerako. Laginak inokulatu egin ziren, % 0,12 ZrMn inokuluarekin. Analisi metalografikoak eta SEM azterketak egin ziren. Higadurarekiko erresistentzia masa-galera gisa ebaluatu zen pin-on-disc (PoD) probaren bidez. Esekiduran zeuden higadura-partikulen kontzentrazioa (PM10) etengabe neurtu zen proban zehar.

Grafitoaren morfologia zertxobait aldatu zen, baina A motakoa nagusi izan zen kasu guztietan. B motako zerbait aurkitu zen ausazko laginean, % 0,52 Cr. Mikroegitura erabat perlitikoa izan zen kasu gehienetan, lagin austairatuetan izan ezik; kasu horretan, burdinazko orratzez osatutako matrize bat ikusi zen, austenita aberastuarekin konbinatuta. MC motako karburo kopuru esanguratsua nabaritu zen (aurpegietan zentratutako kristal-egitura kubiko batekin) eta M7C3 motakoa (kristal-egitura hexagonala) Cr duten aleazio-laginetan. Ledeburita kantitate nabarmenak detektatu ziren ( % 35) Cr eduki altuenetarako. Nanopartikulen gehikuntzek nabarmen sustatzen dute matrizean metalikoak ez diren txertaketen kopurua, eta, horrela, materialaren nukleazio-potentziala hobetzen da. Propietate mekanikoak handitu egin ziren batuketa guztietarako. Balio altuenak Cr eduki handietarako lortu ziren (277 MPa eta 352 HBW), Cr-Nb karburo konplexuak zeudelako. Matrize ausferritiko baten eraketak trakzioarekiko gogortasuna eta erresistentzia hobetzea ere sustatzen du (199 MPa eta 202 HBW). Higadura-portaera handiagoa antzeman zen mikroegitura gehienetan, ia % 30eko hobekuntzarekin eta % 50eko hobekuntzarekin Cr eta % 0,52rako eta % 0,10eko hobekuntzarekin Sn, hurrenez hurren.

Ikerketaren muga nagusia da lortutako ondorioak zuzenean lotuta daudela grafitoaren azken morfologiarekin. Kasu honetan, pieza urtuetarako egin zen analisia, modulu termiko baxu batekin eta konposizio hipereutektiko batekin, eta sekzio handi batera edo konposizio hipoeutektikoetara estrapolatzeko, saiakuntza gehigarriak beharko ziren, osatutako grafitoa guztiz desberdina izango baitzen. Tribometro bateko edo saiakuntza-banku dinamiko bateko proba-baldintzen arteko aldeak ere garrantzitsuak dira. Azterlan honek iaz EUROBRAKE 2024n aurkeztutako ikerketa osatzen du, aleazio-elementu desberdinen presentzia kontuan hartuta (Cr eta Sn), baita alternatiba berriak ere, hala nola tratamendu termikoak eta nanopartikulen gehitzea, higadurarekiko erresistentzia modu merkeagoan hobetzea bilatzen dutenak, akabera-eragiketen beharra murriztuz, hala nola laser-estaldura edo artezketa. Lortutako emaitza oparoek azken mikroegituraren eta grafitoaren morfologiaren ezagutza ona ezartzeko aukera ematen dute, portaera tribologikoa kontrolatzeko tresna eraginkor gisa. EURO 7 araua betetzeak, industria-prozesu gehigarri garestien eta ekipo oso espezifikoen beharrik gabe, eta metalurgiaren kalitatea soilik kontuan hartuta, gero eta hurbilago dagoela dirudi.