Cambios en la microestructura durante la solidificación de componentes fundidos: efecto de la composición química y la inoculación en el crecimiento competitivo del grafito esferoidal y compacto

Entre las formas más importantes del grafito, los nódulos y las partículas compactadas revisten especial interés, ya que pueden coexistir en piezas fundidas con cambios significativos en sus propiedades. En este contexto, se ha descrito con frecuencia que la forma compactada es una forma intermedia entre los nódulos y las láminas de grafito, que puede considerarse una degeneración de la nodular. El presente trabajo muestra la evolución de la microestructura de una aleación de hierro inicialmente dúctil con un contenido de silicio de aproximadamente el 2,4 % en peso al reducir progresivamente el contenido de magnesio mediante el mantenimiento de una gran cantidad de material fundido en una unidad de colada presurizada con nitrógeno durante 8 h. Se colaron copas térmicas con y sin inoculante a intervalos regulares, junto con una muestra para su análisis químico.

Curiosamente, los registros térmicos de las muestras inoculadas no muestran cambios significativos con el tiempo, mientras que la estructura evolucionó de grafito completamente esferoidal a grafito semiesferoidal semicompactado. Por el contrario, las curvas térmicas de las muestras no inoculadas mostraron dos detenciones: una a una temperatura prácticamente idéntica a la de las aleaciones inoculadas y otra a una temperatura que disminuye con el tiempo de mantenimiento hasta situarse por debajo de la temperatura eutéctica metaestable. Las observaciones microestructurales mostraron la presencia de un número limitado de celdas compactadas, que también disminuye con el tiempo de mantenimiento. Estas observaciones sugieren que estas celdas comienzan a desarrollarse durante el intervalo de temperatura entre la primera y la segunda detenciones, lo que provoca una transformación eutéctica masiva, ya sea por encima o por debajo de la temperatura eutéctica metaestable. Estos resultados respaldan la idea de que una estructura completamente compactada solo puede obtenerse con una inoculación controlada, que no debe ser demasiado alta para evitar una nodularidad excesiva.