Estudio de la nucleación del grafito en fundiciones dúctiles con alto contenido de azufre

Es bien sabido que el azufre es un excelente promotor del grafito y desempeña un papel importante en su formación. El contenido final de azufre del hierro dúctil suele ser inferior al 0,015 %, para evitar la formación de escoria y residuos, aunque se pueden encontrar valores superiores según el contenido de Ce o Mg. El azufre puede combinarse con algunos elementos como tierras raras (lantánidos), magnesio y/o calcio, formando sulfuros u oxisulfuros, que actúan como sitios de nucleación del grafito.

Para comprender mejor la influencia del azufre en el proceso de nucleación, se realizó una serie de experimentos de solidificación interrumpida a tiempos crecientes en hierros de grafito esferoidal vertidos en copas de análisis térmico estándar, con dos altos niveles de azufre en la masa fundida (0,016 % y 0,019 %). Se añadió un inóculo comercial rico en Ce. Se utilizaron dos aleaciones con tratamiento de Mg diferentes (con y sin La y Ce). Los sitios de nucleación se caracterizaron mediante espectros, mapeo y barridos lineales de un equipo FEG-SEM.

Los nitruros de Mg-Si-Al, los sulfuros de Mg-Ca y, en menor medida, los óxidos de Mg, parecen ser los núcleos principales, independientemente de la inoculación. Todos ellos pueden aparecer solos o combinados. Se observaron varios óxidos de Mg-Al, principalmente cuando el número de nitruros complejos no era demasiado elevado. También se detectaron algunos silicatos complejos que actuaban como núcleos de grafito. No se encontraron carbonitruros ni fosfuros de Ti. La naturaleza de los núcleos no se vio afectada por el tiempo de temple. Como era de esperar, el número de sulfuros se vio favorecido por el alto porcentaje de azufre en el hierro. La presencia de lantánidos, siempre como sulfuros, estuvo directamente relacionada con el tratamiento con Mg. Se detectó cierta nucleación de grafito dendrítico sobre inclusiones de Ca.