Efecto del titanio en el proceso de nucleación de fundiciones de grafito esferoidal y compacto

Los fenómenos de nucleación y crecimiento que controlan la solidificación afectan directamente la calidad y las propiedades mecánicas de las piezas fundidas. Comprender la cinética de estos procesos es, por lo tanto, un objetivo clave para gestionar la solidez de las piezas de fundición. El afán por comprender este problema ha impulsado el desarrollo de numerosas teorías que, durante las últimas décadas, han intentado esclarecer estos mecanismos para los tres tipos principales de grafito (laminar, compacto y esferoidal).

Se ha descrito que los silicatos, óxidos, nitruros y sulfuros actúan como núcleos para la precipitación del grafito en la mayoría de los casos. Estudios previos realizados por los autores de este artículo han demostrado que la adición de pequeñas cantidades de Ti al metal base puede modificar los sitios de nucleación preferidos. Para analizar la influencia del titanio en la nucleación de la fundición de grafito esferoidal y compactado, mediante el estudio de sus similitudes y diferencias, se realizaron una serie de experimentos de temple con diferentes niveles de titanio (0,007-0,037 %) y se vertieron en copas de análisis térmico estándar, con y sin inoculación. Los sitios de nucleación se caracterizaron mediante un microscopio electrónico de barrido con cañón de emisión de campo (FEG-SEM).

Se encontraron sulfuros de Mg-Ca y, dependiendo del contenido de Ti, nitruros complejos de Mg-Si-Al o/y Ti(CN) actuando como núcleos principales para ambos tipos de grafito. Se discuten las posibles secuencias de eventos durante la solidificación. Se realizaron cálculos de disregistro para respaldar los hallazgos experimentales. Se estudia el efecto del proceso de inoculación. Se proporciona una amplia discusión sobre el crecimiento del grafito y el tipo de inclusiones. No se observaron diferencias en la naturaleza de los núcleos entre las muestras templadas y las obtenidas a temperatura ambiente, lo que confirma la fiabilidad de la metodología de investigación.