A CONTEMPORARY MONOGRAPH ON SILICON CAST IRONS MICROSTRUCTURE. From atom scale to casting.

Esta monografía se basa en un hecho simple: existe un paradigma con los hierros fundidos, y es que estas aleaciones se producen y moldean desde hace miles de años, pero se encuentran entre las aleaciones metálicas más complicadas cuando se considera la formación de su microestructura por solidificación. y transformaciones de estado sólido.

A su vez, esta complejidad abre una amplia gama de posibilidades para dar forma a su microestructura y diseñar sus propiedades de servicio. Los primeros hierros fundidos eran en su mayoría aleaciones de Fe-C y, como tales, se solidificaban principalmente en el sistema metaestable, lo que daba lugar a piezas duras y quebradizas que se trataban térmicamente para la precipitación de grafito para dar hierros fundidos maleables.

La introducción de silicio en la masa fundida aumentó la diferencia de temperatura entre los sistemas estable y metaestable, promoviendo así la formación de grafito en lugar de cementita durante la solidificación. Esto dio lugar a las fundiciones de silicio que son el tema de esta monografía. Con la llegada de las observaciones metalográficas, se descubrió que el hierro fundido a menudo también contenía fosfuros relacionados con el origen de los minerales de hierro. Un buen control de la carga metálica permitió mejorar las propiedades mecánicas, en particular asegurando un alargamiento mínimo antes de la rotura bajo tensión de tracción.

Sin embargo, el paso esencial fue el descubrimiento de que es posible cambiar la forma del grafito transformando las láminas interconectadas en esferoides discretos. De este modo, el hierro fundido se convirtió en un material para piezas de seguridad y ya no se limitó a la construcción. Esta evolución histórica y el esfuerzo investigativo durante la primera parte del siglo XX se describen en la amplia revisión realizada por Merchant en los años 1960 [MER68]. En aquella época se produjo una explosión de investigaciones sobre las fundiciones con el objetivo de describir y comprender la formación del grafito durante la solidificación y, en menor medida, durante el tratamiento térmico. En lo que respecta a la solidificación, la revisión por parte de Lux [LUX70a, LUX70b] de este esfuerzo de investigación es un paso importante que ya contenía la mayoría de las preguntas y respuestas provisionales a las que todavía se hace referencia en trabajos más recientes [STE05]. Vale la pena mencionar aquí la revisión exhaustiva de la literatura realizada por Zhou sobre la solidificación de diferentes tipos de hierro fundido [ZHO09, ZHO10, ZHO11].

Esta monografía no pretende ser una revisión exhaustiva de la literatura como las mencionadas anteriormente, sino más bien proporcionar una visión coherente de la formación de la microestructura de las fundiciones de silicio. De hecho, los autores sintieron que era muy importante presentar cómo varios aspectos de la formación de microestructuras podrían relacionarse entre sí utilizando esquemas basados en fenómenos físicos conocidos y, en ocasiones, respaldados por modelos ad hoc. En consecuencia, los trabajos a los que se referenciará en primer lugar son aquellos que contienen información que ha demostrado ser esencial para el desarrollo de estos esquemas.

En su caso, las controversias serán mencionadas pero no discutidas, con referencia a las obras donde se detallan. En cambio, se hará hincapié en las preguntas abiertas. El texto principal que contiene información básica y descripciones aparece en las páginas impares, mientras que los detalles y descripciones más detalladas se limitan a las páginas pares. Todas las referencias se enumeran al final de la monografía, que también contiene un glosario de siglas y términos inusuales y un índice de los parámetros utilizados en las ecuaciones y los valores empleados para los parámetros físicos.

Los autores agradecen al grupo European Cast Iron (ECI) y a sus participantes, tanto académicos como industriales, por su continua contribución a este grupo.