Sobre la solidificación eutéctica estable de aleaciones de hierro-carbono-silicio

Se dedicó un gran esfuerzo a dilucidar el crecimiento y la morfología de los granos eutécticos estables durante la solidificación temprana de aleaciones de Fe-C-Si enfriadas continuamente. Para ello, se llevaron a cabo experimentos de temple en etapas sucesivas de la solidificación en cinco fundiciones con diversos niveles de magnesio y titanio, diseñadas para producir morfologías de grafito que van desde laminar hasta compactado-esferoidal mixto.

Se midieron los factores de forma del grafito en las muestras metalográficas y se analizó su evolución en función de la composición química y la fracción sólida. Se realizó una exhaustiva microscopía electrónica de barrido para evaluar el cambio de forma del grafito durante la solidificación temprana, determinar la fracción de sólido en la que se produce la transición de grafito esferoidal a compactado y laminar, y describir la morfología temprana de los granos eutécticos. Se confirmó que la solidificación de las fundiciones con Mg comenzó con el desarrollo de grafito esferoidal incluso con niveles de Mg tan bajos como 0,013 % en masa. Posteriormente, a medida que avanza la solidificación, cuando algunos esferoides desarrollan una o más colas (grafito renacuajo), se produce la transición de grafito esferoidal a grafito compactado.

Los nuevos hallazgos se integraron con los conocimientos previos para comprender la solidificación eutéctica de estos materiales. Se concluyó que, en el grafito laminar hipoeutéctico, los granos eutécticos de austenita/grafito de hierro pueden nuclearse en la interfaz austenita/líquido o en la mayor parte del líquido, dependiendo del contenido de azufre y de la velocidad de enfriamiento. Cuando se produce la nucleación del grafito en la austenita primaria, varios granos eutécticos pueden nuclearse y crecer en la misma dendrita. La austenita primaria continúa creciendo como austenita eutéctica y, por lo tanto, ambas tienen la misma orientación cristalográfica. Por lo tanto, un grano de austenita final puede incluir varios granos eutécticos. En los hierros eutécticos, los granos eutécticos nuclean y crecen principalmente en el líquido. La austenita eutéctica tiene una orientación cristalográfica diferente a la de la austenita primaria. La solidificación del eutéctico de austenita/grafito esferoidal es independiente, con esferoides de grafito creciendo sobre las dendritas de la austenita primaria. La austenita eutéctica crece sobre la austenita primaria y tiene la misma orientación cristalográfica. El resultado son grandes dendritas de austenita (primaria y eutéctica) que incorporan numerosos esferoides de grafito. No se puede definir un grano eutéctico.