Efecto de la adición de vanadio en la microestructura y propiedades mecánicas del hierro dúctil, ADI’S Y CADI´S

Abstract

RESUMEN:En este trabajo se fabricaron hierros dúctiles aleados con 0.1 y 0.4%V en un horno de inducción a partir de acero 1018, metal sorel y ferroaleaciones. El tratamiento de inoculación y nodulización se llevó a cabo utilizando 1% y 1.5% de FeSi y Noduloy 9C3. La nodulización se llevó a cabo mediante el proceso sándwich a 1450°C. El hierro se vacío en moldes de arena en verde y se obtuvieron muestra de 2/3 in y 1 in en espesor, para su análisis microestructural y mecánico. Las muestras de hierro dúctil (HD) se sometieron a un tratamiento térmico de austemperizado con temperaturas de austenitizado de 900 y 1150°C, y temperatura de austemperizado de 300°C por 15, 30, 45, 60, 70 y 80 minutos en baños de sales de NaNO2 y KNO3. Los hierros dúctiles austemperizados se caracterizaron mediante microscopia óptica, DRX y ensayos mecánicos. Con el modelo de Aranzábal se determinó la ventana del proceso. El conteo nodular de los HD fabricados disminuyó con el aumento del espesor de 2/3 in a 1 in. La adición de V al HD propicio que el conteo nodular aumentara de 252 a 289 nod/mm2 , cuando se incrementó la adición de V de 0.1 a 0.4%. Sin embargo, la adición de 0.4 %V afecto la morfología de los nódulos y los contenidos de perlita aumentaron. Además, propició la formación de una gran cantidad de carburos de 10.58% y 19.75% con la adición de 0.1 y 0.4 % V, respectivamente para espesores de 1 in. La ventana del proceso del tratamiento térmico se determinó en 60 y 70 minutos. Se obtuvo la evolución microestructural de los hierros tratados térmicamente, obteniendo microestructuras de ausferrita para el ADI y ausferrita con carburos para el CADI. La resistencia a la tensión se incrementó al obtener el ADI-0.1V a partir del HD-0.1V de 680 MPa a 1099 MPa, respectivamente. Sin embargo, al incrementar el contenido de Vanadio para el ADI a 0.4 %, la resistencia a la tensión disminuyó debido al sobrecalentamiento en el tratamiento térmico. El CADI-0.4V obtuvo la mayor resistencia al desgaste. ABSTRACT:In this work, alloyed ductile irons were manufactured with 0.1 and 0.4% V in an induction furnace, using 1018 steel, metal sorel, and ferroalloys. The inoculation and nodulization were carried out using 1% and 1.5% FeSi and Noduloy 9C3. Nodulization was carried out by the sandwich process at 1450 ° C. The iron was poured in green sand molds and samples of 2/3 in and 1 in thickness were obtained for its microstructural and mechanical analysis. The HD samples were subjected to an austempering heat treatment with austenitizing temperatures of 900 and 1150 ° C, and austempering temperature of 300 ° C for 15, 30, 45, 60, 70 and 80 minutes in salts bath of NaNO2 and KNO3. The austempering ductile irons were characterized by optical microscopy, XRD and mechanical tests. The process window was determined applying the Aranzabal model. The nodular count of the manufactured HDs decreased with the increase in thickness from 2/3 in to 1 in. The addition of V to HD enabled the nodular count to increase from 252 to 289 nod/mm2 , when the addition of V was increased from 1 to 4%. However, the addition of 0.4% V affected the morphology of the nodules and the pearlite contents were increased. In addition, a large amount of carbides were formed, these are of 10.58% and 19.75% for the addition of 0.1 and 0.4% V, respectively for thicknesses of 1 in. The window of the heat treatment process was determined at 60 and 70 minutes. The microstructural evolution of the cast irons heat treated was obtained showing microstructures of ausferrite for the ADI and ausferrite with carbides for the CADI. The tensile strength was increased from 680 MPa to 1099 MPa for a HD-0.1V and after heat treated to obtain ADI-0.1V, respectively. However, by increasing the Vanadium content for the ADI to 0.4%, the tensile strength decreased due to the overheating of the heat treatment. The CADI-0.4V obtained the highest wear resistance.