Crecimiento de grafito esferoidal sobre núcleos de nitruro: desregistro y cristalinidad durante el crecimiento temprano

La fase de grafito resultante de la solidificación estable de aleaciones de hierro-carbono-silicio puede presentar diversas morfologías, desde laminares hasta esferoidales, incluyendo morfologías degeneradas no deseadas. El grafito esferoidal es el preferido cuando se requieren altas propiedades de resistencia y ductilidad. Comprender el mecanismo de nucleación y crecimiento del grafito mejorará el control de su morfología durante el procesamiento industrial. La estructura cristalina del grafito esferoidal en aleaciones de hierro-carbono-silicio presenta una subestructura multirregional. Las opiniones en la literatura sobre el grado de cristalinidad del núcleo del esferoide son divergentes. Se ofrecen explicaciones poco convincentes. La capacidad de los nitruros para servir como núcleos de grafito se cuestiona debido a su alto desregistro lineal.

Para aclarar la cristalización temprana del grafito en fundidos de hierro, se examinaron muestras de solidificación interrumpida mediante microscopía electrónica de barrido. Los cálculos de disregistro y el análisis termodinámico demostraron que ciertos nitruros favorecen la nucleación del grafito. Se obtuvieron imágenes únicas que muestran plaquetas de grafito creciendo a partir del núcleo, a partir de muestras grabadas profundamente. Estas evidencian la desorientación de las plaquetas de grafito que crecen alrededor de los núcleos de grafito, en el caso particular de los nitruros de Mg-Al-Si. Se sugiere que la baja cristalinidad observada en el núcleo de algunos esferoides de grafito se debe a esta orientación aleatoria de las plaquetas de grafito que crecen sobre inclusiones nucleantes durante la solidificación temprana y al posterior crecimiento curvado-circunferencial.